[发明专利]一种系列化机器人腕部减速器选型方法

权利要求书

1.一种系列化机器人腕部减速器选型方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选定确定系列的减速器范围；

机器人腕部设计参数有：最大速度ω，单位rad/s、容许力矩T_Lmax，单位N.m、容许惯性力矩J_Lmax，单位kg.m²；

S11、构建以下约束条件；

(π/30)N_0max≥ω (1)

T_0max≥T_Lmax (2)

其中，N_0max为减速器容许输出转速，单位rpm；T_0max为减速器瞬时最大容许转矩，单位N.m；

随着T_0max增大，N_0max减小，故由上述公式(1)和公式(2)能够选定减速器的范围；

S12、在确定系列的减速器范围内，首选额定扭矩最小的减速器；

相同额定扭矩的减速器，在减速器其他参数均相同的情况下，减速器惯性力矩J₀和减速器减速比i成反比，减速器惯性力矩J₀，单位kg.m²；

S2、选定确定系列的伺服电机范围；

S21、计算电机的额定输出功率P₁，单位w，结合功率范围系数选定电机的额定输出功率范围，该结合功率范围系数为1.5至2；

P₁＝T_Lmax.ω (3)

S22、在确定系列的伺服电机范围内，首选额定输出功率最小的伺服电机；

S3、伺服电机及减速器的匹配；

S31、惯量匹配；

i_G＝(J_Lmax+J₀)/(i².J₁) (4)

其中，i_G为负载电机惯量比；J₁为电机转子惯性力矩，kg.m²；

验证条件中，首先将i_G的范围限定为不大于3；

S32、验证条件；

对所选伺服电机和减速器使用以下条件进行验证：

T_1max.i/η≤T_0max (5)

i_G＝(J_Lmax+J₀)/(i².J₁)≤3 (6)

其中，T_1max为电机瞬时最大转矩，N.m；η为减速器启动效率；

公式(5)表示电机内部急停时，其有效扭矩须小于减速器瞬时最大容许转矩；

S33、验证步骤；

A、改变i值，选出符合(5)式和(6)式的减速比；

若范围内的i值满足条件，则完成验证，选取伺服电机和减速器组合；

若范围内所有i值均不满足，则实施步骤B；

B、逐步增大伺服电机额定输出功率，重复A步骤；若范围内所有额定输出功率的伺服电机均不满足条件，则实施步骤C；

C、逐步增大减速器的额定扭矩，仍从最小额定输出功率的伺服电机开始，重复A和B步骤；

D、若最后没有符合条件的组合，在允许的范围内适当放宽(7)式的标准，并结合性价比，选择符合标准的伺服电机和减速器组合。

2.根据权利要求1所述的系列化机器人腕部减速器选型方法，其特征在于，

计算与设计参数的匹配情况，通过确定的电机和减速器参数来验证与初始设计参数是否匹配，若参数值在设计参数的上下误差百分之10以内，则符合标准。

3.根据权利要求1所述的系列化机器人腕部减速器选型方法，其特征在于，

步骤S33中的D，公式(7)中i_G的放宽标准为：先改为i_G≤4，不符合标准，再依次改为i_G≤5、i_G≤6、i_G≤7、i_G≤8、i_G≤9和i_G≤10。