[发明专利]一种小臂展机器人大臂的设计方法

说明书

本发明涉及一种小臂展机器人大臂的设计方法。本发明所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法包括：基本参数确认，根据需求确定大臂的有效长度，对二轴关节、三轴电机和三轴关节进行选型，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；大臂外形判断；外形参数确定；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；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。本发明所述的一种小臂展机器人大臂的设计方法具有设计高效且设计出的大臂结构紧凑的优点。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种小臂展机器人大臂的设计方法。

背景技术

工业机器人在先进制造技术领域中扮演着极其重要的角色。六轴机器人具有6个可以相对转动的关节，相对转动的关节称为“轴”，轴臂的旋转运动由每个轴关节中的电机和减速机驱动实现，所述轴臂的总长构成该机器人的臂展长度。六轴机器人的大臂通常由二轴关节驱动并相对一轴轴臂转动，其另一端与三轴轴臂通过三轴关节转动连接，使三轴轴臂能相对所述大臂转动。为降低机器人质心，提高稳定性，通常将三轴关节中的三轴电机后置，即将三轴电机设置在大臂臂体的中段部位上。此时三轴电机通过传动机构驱动所述三轴关节中的三轴减速机转动。

通常情况下，所述大臂为直臂结构，具有走线方便、加工简单等优势。目前，工业机器人向着微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。微小型机器人的臂展空间通常较小，电机、减速机结构过于紧凑，需要合理布局防止出现干涉、内部走线困难、运行角度受限等问题。而在具体设计中通常由于各零部件尺寸较大，臂展较短无法达成直线设计。因此为便于进行布局，目前大多数厂家都会对机器人的大臂进行折弯设计，即将三轴电机的安装位置向外凸出形成折弯角，从而满足电机、减速机安装的空间需求。现设计方法为，有经验的技术人员根据电机、减速机的型号大概给出大臂的折弯角度，再根据大臂的有效臂长在计算机上设计出二维或三维模型的初始模型。接着，技术人员在计算机上进行轴关节的模拟安装，并根据干涉等情况对大臂的折弯角度进行反复调整，在不断地尝试过程中得到最优结果。但这种设计过程中需要技术人员积累大量的设计经验，且设计过程费时费力，难以得到最紧凑的大臂结构设计方案。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种小臂展机器人大臂的设计方法，其对折弯型大臂的主要尺寸设计提供了标准化的设计方法，具有设计高效且设计出的大臂结构紧凑的优点。

一种小臂展机器人大臂的设计方法，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，即可根据已有设计方法进行设计；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；