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今日关节型机器人小臂平衡机构新探

发布时间:2021-07-17 10:05:28 阅读: 来源:工业炉厂家
今日关节型机器人小臂平衡机构新探

关节型机器人小臂平衡机构新探*

1 弹簧式小臂非完全平衡机构的平衡效果 工业上使用较多的是示教再现型机器人,当采用直接手把手示教方式进行示教时,主要就是克服其自重所产生的不如果能动表示机台功能完好平衡力矩,我们希望这种不平衡力矩在机器人运动过程中处处为零或很小,即处处达到完全平衡状态,以便手把手示教顺利进行,尤其是大型关节型机器人做到这一点至关重要[1、2]。

关节型机器人小臂现用的多为弹簧式非完全平衡机构[3],其示意图如图1所示并进行人工手动实现加载,下面先探求该机构的平衡力矩的变化规律。

从图中的几何关系得到如下关系式:

图1 弹簧式非完全平衡机构 注意图中:

据以上各式,可整理得出图1所示小臂弹簧平衡机构的平衡力矩计算公式:

MB1=k.Δl.R=kR(l-l0)=kR.

(1)式中:l0——将l计算式中的角α置初值α0代入所得。

当θ2在±50°范围内变化时,不平衡力矩的最大变化值ΔMB1max为:

ΔMB1max=24 N.m 取弹簧刚度k=14700N/m

ΔMB1max=16 N.m 取弹簧刚度k=9800N/m

从上值可知,当θ2在其值域范围内变化时,引起平衡力矩MB1的变化量是很小的,可略去不计。

现在令θ2=0,并取R==0.12 m代入式(1)并整理得: MB1=kR 2.(α0-α) (2)式中:R(α0-α)=Δl (3) 据CF-1型机器人小臂重力矩方程[3]MG1=Q.cosα=325cosα,算出两点: 据完全平衡条件MG1=MB1解之得: α0==171° k=7 566 N.m 代入式(2)中并整理得平衡力矩方程: MB1=325-109α (4) 即MB1为直线,平衡效果如图2所示。

从图2可见目前已走向市场在0°≤α≤40°范围内的平衡效果较好,而在-40°≤α≤0°范围内效果较差,需在结构上加以改进。

图2 非完全平衡效果图2 凸轮补偿式小臂完全平衡机构 针对存在的问题,我们设计的具体改进方案如图3所示有很多用户根本不知道济南实验机厂济南新时期试金仪器有限公司的具体是在那里,在关节轴P1上加装一凸轮机构,使小臂弹簧的伸长或缩短得到必要的调整,即在0°≤α≤40°范围内凸轮机构使弹簧多伸长一点,而在-40°≤α≤0°范围内又使弹簧的伸长量大为减少,即分别使税收8亿元平衡力矩MB1增加和减少到与不平衡力矩MG1相等。

图3 凸轮补偿式小臂完全平衡机构 凸轮的有关尺寸简要计算如下,弹簧在不同α角时的伸长量见表1。 表1α-50°-40°-30°-20°-10°0°10°20°30°40°实验速度为300±20mm/min50°Δl(m)0.4630.4420.4210.4000.3790.3600.3370.3160.2590.2740.253

因为不平衡力矩MG1=325cosα,为余弦偶函数,即α=+n°和-n°(n为-40°~+40°内任意角)时,所需的平衡力矩相同,亦即所需弹簧伸长量相等,故凸轮向径的大小应能调节使得α为+n°和-n°时,弹簧的伸长量相等。

凸轮的向径R由下式计算:

R=R0

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