[发明专利]一种系列化机器人腕部减速器选型方法

说明书

本发明提供一种系列化机器人腕部减速器选型方法，包括以下步骤：S1、选定确定系列的减速器范围；构建以下约束条件，在确定系列的减速器范围内，首选额定扭矩最小的减速器；S2、选定确定系列的伺服电机范围；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；确定惯量匹配、验证条件，进行验证步骤，选择符合标准的伺服电机和减速器组合。本发明所述的系列化机器人腕部减速器选型方法，和传统计算方法相比，降低了繁琐的计算量，并在保持伺服系统高性能的同时使其具有更高的性价比，是一种新的系列化机器人腕部减速器选型方法。

技术领域

本发明涉及机器人技术与应用领域，特别是涉及一种对系列化机器人腕部减速器的选型方法。

背景技术

机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、传感器等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，其模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强。特别是2012年之后，国内机器人得到国家有关部门的重视和高等院校的重点研发，研发和制造机器人的厂家越来越多。在研发过程中，伺服电机和减速器的正确选型是核心问题之一。

伺服电机和减速器是机器人伺服系统的重要组成部分,他们的选型与伺服系统的性能及成本密切相关。为了满足伺服系统对高精度和快速响应的要求，应使系统具有较小的负载电机惯量比、较高的过载能力等，如果盲目地选择大规格的电机和减速器会大幅增加成本，因此应充分考虑各方面的要求，以便充分发挥其性能。

现有机器人伺服减速器选型方法通常多是依靠查询相关的技术手册，计算繁琐且效率很低，而且伺服电机系统各部件成本很高。如何优化他们的组合以期保证性能的同时提高性价比成为一个难题；并且减速器作为机器人伺服系统十分精密且最为昂贵的部件，在选型过程中未被充分重视。

发明内容

根据上述提出现有机器人伺服减速器选型方法通常多是依靠查询相关的技术手册，计算繁琐且效率很低，而且伺服电机系统各部件成本很高的技术问题，而提供一种系列化机器人腕部减速器选型方法。本发明主要利用在进行选型时，以伺服系统中成本占比较高的减速器为主，并结合机器人设计参数选出符合设计指标和低成本的电机和减速器组合，从而使伺服系统有较高的稳定性、动态性能和性价比。

本发明采用的技术手段如下：

一种系列化机器人腕部减速器选型方法，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(kg.m²)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；