[发明专利]一种小臂展机器人大臂的设计方法

权利要求书

1.一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1，基本参数确认，根据需求确定大臂的有效长度L1，对二轴关节、三轴电机和三轴关节进行选型，分别以所述二轴关节、三轴电机和三轴关节的旋转轴轴心为圆心，根据所述二轴关节、三轴电机和三轴关节的外形分别确定包覆圆，所述包覆圆的半径分别记为R2、R31和R32；

步骤S2，大臂外形判断，计算L_总＝k1*R2+2*k2*R31+k3*R32，其中k1、k2、k3为空间预留系数并分别与所述二轴关节、三轴电机、三轴关节对应，当L_总≤L1时，所述大臂设计为直臂结构，所述二轴关节、三轴电机和三轴关节的旋转轴轴心位于同一直线上；当L_总L1时，所述大臂设计为折弯型结构，所述三轴电机的旋转轴轴心设置在所述二轴关节和三轴关节之间并位于所述大臂的折角顶点处，需进行下一步骤；

步骤S3、外形参数确定，将所述二轴关节和三轴关节的旋转轴轴心设置在所述大臂的两端，其距离为有效长度L1，确定所述二轴关节旋转轴轴心到所述三轴电机旋转轴轴心的距离L2，和所述三轴关节旋转轴轴心到所述三轴电机旋转轴轴心的距离L3，使L2、L3满足L2≥k1*R2+k2*R31、L3≥k3*R32+k2*R31；

步骤S4、对外形参数或基本参数进行修正，设计所述三轴电机和三轴关节之间的传动结构，根据所述传动结构的中心距对外形参数或基本参数进行调整修正；

步骤S5、对大臂的整体结构进行设计，并对设计完成后的大臂整体方案进行确认，当方案符合设计要求时则完成大臂的整体设计，当方案不符合设计要求时，对所述k1、k2、k3进行调整修正后回到步骤S3中。

2.根据权利要求1所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：在步骤S1中，所述包覆圆需将所述二轴关节、三轴电机或三轴关节完全包覆在内，所述R2、R31和R32的取值分别为在其最小值的基础上增加5-10mm。

3.根据权利要求1所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：在步骤S3中，所述L2＝k1*R2+k2*R31，L3＝k3*R32+k2*R31。

4.根据权利要求3所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于，所述k1、k2、k3的取值如下：

当所述空间预留系数对应的关节或电机在运转过程中，有与机器人本体发生碰撞的风险时，其取值范围为1.5-2；

当所述空间预留系数对应的关节或电机有特殊结构设计或加装部件或过线，且在运转过程中所述特殊结构设计或加装部件或过线有碰撞风险时，或当所述空间预留系数对应部位需预留作业空间时，其取值范围为1.1-1.5；所述特殊结构为电机或减速机的额外延伸结构；

当所述空间预留系数对应的关节或电机无上述风险且无需预留作业空间时，其取值范围为1-1.1。

5.根据权利要求1所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于，所述设计方法还包括步骤S6：结构优化，对设计得到的大臂进行强度校核并设置加强筋。

6.根据权利要求5所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：对步骤S6，若需要对大臂的整体结构进行调整，则返回步骤S5中，若无需对大臂的整体结构进行了调整，则完成大臂的结构优化设计。

7.根据权利要求6所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：所述结构优化为利用有限元进行力学仿真。

8.根据权利要求1所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：在步骤S4中，所述L3修正确定后，需对所述传动结构进行强度校核。

9.根据权利要求8所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法，其特征在于：所述传动结构为同步带结构或齿轮结构。