2.3驅動方式的設計。驅動係統是機器人動作的動力之源,一般來說,係統首先要安全可靠,能夠提供足夠的動力維持執行機構連續動作;其次質量不能太重,操作不能太過複雜。應具有良好的靈活性和精確度,將各種誤差控製在最小範圍。在長期作業中為提高效率,反應速度要快,能夠快速動作,完成各種切換;此外,還要考慮經濟性,成本要在工廠能夠承受範圍內,且盡量減少占地麵積。驅動機構在運行中噪聲要小,以免汙染環境。
設計人員考慮了液壓、氣壓和電機驅動三種方式,在綜合對比後,最終選用直流伺服電機驅動方式。該方式靈活度和精確度較高、反應速度快、安全性良好;運行中噪聲較低,不會對周圍環境造成重大影響;但成本相對比較昂貴,而且不易維修。驅動電機參數完全符合標準,以腰部為例,采用18V的MAXON2332型電機,最高轉速為9200rpm,最大轉矩為70N·m。
2.4傳動方式的設計。傳動機構主要是在電機驅動係統輸出力矩較小時用來增加力矩的,以保證驅動係統能夠提供足夠的動力。傳動機構要有較大的傳動剛度,以減輕機器的低頻振動,提高固有頻率;結構盡量緊湊,減少占地麵積,且自重不能過大;為保證精確度,回差設計不能太大;另外,機構設計成本盡量低,且使用壽命要長。
2.5製動器的設計。可分為電氣製動和機械製動兩種,主要負責將機械運動的能量轉化為熱能釋放,以降低運動機械速度。使用製動器時,如果遇到特殊情況瞬間停止,應及時采取安全措施;停電情況下,需保證運動部分不會下滑,否則極易對周圍裝置造成破壞。
①機械製動器。有電磁、盤式、螺旋式和閘瓦式幾種,電磁製動器應用較廣。機器人驅動係統多使用伺服電機,所以電磁製動器不可或缺。其原理與盤式製動器相似,隻是借助彈簧力進行製動。隻有勵磁電流通過線圈時,製動器才會打開,但不起製動作用;當沒有勵磁電流時,受彈簧力作用,處於關閉狀態。所以又叫無勵磁動作型電磁製動器。
②電氣製動器。電動機負責將電能和機械能之間的轉換。伺服電機可將電能轉換為機械能,也能通過反過程達到製動的目的,但對於直流電機、同步電機,需采用相應的製動電路。
此次設計采用的是電氣製動器,在不增加驅動係統重量的同時還能達到製動的目的,此種情況較為理想,而在機器人上安裝機械製動器會使質量有所增加,所以要盡量避免。其不足之處在於該方法的穩定可靠性不如機械製動器,在斷電時往往會失去製動作用。
3結束語。
機器人的應用使得生產線效率大幅提升,減少了人工勞動量,為企業節約了不少成本,證明了此次設計的可行性。可見,自動化技術在當前工業生產中的作用越來越重要,機器人設計水平代表著工廠形象,與其經濟利益密切相關。在今後還需進一步完善,質量減輕、速度和精度要更高,最為重要都是逐步實現智能化。
參考文獻:
[1]李奔.臥式數控車床直角坐標送料機器人的構建方法[J].合機械工程師,2012,20(8):109-110