工业机械臂结构设计要点和性能探究

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工业机械臂结构设计要点和性能探究

作者：古家希

来源：《山东工业技术》2018年第06期

摘 要：工业机械臂具有工作空间大、占地空间小及可控性好等方面优点，在各类生产行业有广泛的应用。但工业机械臂普遍存在负载小、刚性不足及关节伺服电机负载大的问题。针对上述现象本文提出一种基于四杆机构原理的新型机械臂结构。利用平行四边形框架抵消外部弯矩，减小关节电机对大臂的驱动功率，提高整机刚度。 关键词：工业机械臂；新型机械臂结构；负载；刚度 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.019 0 引言

工业机械臂是一种仿生机电设备，能模拟人手动作通过改变目标物体的位姿来实现作业。可完成搬运、焊接、切割、喷涂及装配等工作。工业机械臂操作可控，可实现人机交互，用途比较广泛。由于工业机械臂的结构特点，整体架构属于费力杠杆，并且传动齿轮间隙的存在也会降低机械臂的刚度及运动精度。因此提高机械手臂的负载能力、提高整体刚度及降低驱动能耗成了机械臂性能提升的关键问题。 1 机械臂结构设计

工业机械臂的主要部件包括回转部、大臂、小臂及腕部。回转部可完成整机的回转运动，大臂和小臂的配合运动可实现机械臂末端的空间位置移动，腕部能实现俯仰轴与摆轴两个动作。各部件的运动配合实现机械臂设定的运动轨迹。 1.1 大臂、小臂结构

大臂由平衡缸、电动缸及大臂梁组成，小臂由电动缸II、平衡缸II及小臂梁组成，均为平行四边形框架结构构形式，电动缸安装在各自的对角线上，电动缸由关节电机、离合器、丝杠、推杆及缸体等零部件组成，端部的关节电机通过离合器带动丝杠旋转，丝杠上的螺母驱动推杆伸缩，推杆的伸缩带动四边形框架夹角的变化，从而实现机械臂的水平和竖直方向的移动。

1.2 机械臂回转部结构

回转部由伺服电机、涡轮、蜗杆、回转支撑、回转轴、立柱、箱体等零部件组成。为了平衡涡轮的侧向推力及消除涡轮与蜗杆之间的间隙。蜗杆采用对称布置的形式。2台伺服电机带