[发明专利]一种系列化机器人腕部减速器选型方法

摘要

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。

主权项

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TLmax，单位N.m、容许惯性力矩JLmax，单位kg.m2；S11、构建以下约束条件；(π/30)N0max≥ω                              (1)T0max≥TLmax                                     (2)其中，N0max为减速器容许输出转速，单位rpm；T0max为减速器瞬时最大容许转矩，单位N.m；随着T0max增大，N0max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＝TLmax.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；iG＝(JLmax+J0)/(i2.J1)                             (4)其中，iG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iG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：T1max.i/η≤T0max                              (5)iG＝(JLmax+J0)/(i2.J1)≤3                         (6)其中，T1max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。