数控机床市场网-专业的数控机床网站

  為機床工具企業提供深度市場分析                     

用戶名:   密碼:         免費注冊  |   申請VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
沈陽機床

車床 銑床 鉆床 數控系統 加工中心 鍛壓機床 刨插拉床 螺紋加工機床 齒輪加工機床
磨床 鏜床 刀具 功能部件 配件附件 檢驗測量 機床電器 特種加工 機器人

機器人

電工電力 工程機械 航空航天 汽車 模具
儀器儀表 通用機械 軌道交通 船舶

搜索
熱門關鍵字:

數控機床

 | 數控車床 | 數控系統 | 滾齒機 | 數控銑床 | 銑刀 | 主軸 | 立式加工中心 | 機器人
您現在的位置:機器人> 技術前沿>質量平衡原理在機器人機械臂設計中的應用
質量平衡原理在機器人機械臂設計中的應用
2016-8-29  來源:東南大學機械工程系  作者: 倪受東 文巨峰 顏景平

  
      摘要:機器人的機械臂設計對機器人的操作性能具有決定性的影響,本文運用質量平衡原理。利用關節驅動電機自身的質量對自行研制的YJP一1型雙臂冗棠度機器^的操作臂進行了優化設計,實驗結果表明.該設計方法對減小機械臂動力系統的耦音慣量影響.減輕驅動電機負載具有良好的效果。
  
      關鍵詞:機器臂;質量平衡;耦臺慣量
  
      0、引言
  
      機器人的組成一般可分成3大部分,即:機械系統、控制系統和驅動系統。機械系統按控制系統的指令進行運動,動力由驅動系統提供。機械系統又叫操作機(Manipulator),是機器人的執行機構,一般可分為基座、機械臂、末端執行器。機械臂都是由連桿首尾相接,通過關節相聯,構成一個開式鏈,機器人的控制系統和驅動系統在機器人的設計中固然極其重要,但作為其機械系統主要部分的機械臂的設計對機器人的控制性能同樣具有重要的意義,對機器人的操作性能具有決定性的影響。
  
      機器人的機械系統是一個強耦合非線性動力系統,其耦合性是由于機械系統首尾相接的鏈式結構及驅動器串聯的配置特點決定的,因而是機器人設計中特有的問題,但由于耦合和非線性的影響,使機器人的動力性能變壞,動力學分析更為復雜,不利于機器人的動力學實時控制.如能部分抵消非纘l生和耦合的影響,不失為一種好的設計方法。本文所述即為利用關節驅動電機自身的質量進行平衡設計,部分抵消機器人動力系統耦合項的影響,減小驅動電機的負載,在作者們自行研制的YjP一1型雙臂冗余度機器人機械臂的設計中取得良好效果。
  
      1、基本原理
  
      對于兩連桿機械臂模型,如圖l所示,0-、e。分別為連桿1、2的轉角,M,、肌是關節的驅動轉矩,m:為2桿質量,m0為末端負載,厶為2桿長度,c為2桿質心,k。為2桿質心到其支點的距離。其動力學方程為:
  

      圖1
  
      如前所述機器人動力系統是一種非線性強耦合系統。上式中省略了向心項和哥氏項,因為在非高速運動情況下,向心項和哥氏項的影響較小,可以簡化計算。式中^∽,.A z:8:是自慣量項,它表示角加速度s1,e2引起的作用在自身關節上的慣性力矩,At,A:是重力項的影響.它與臂桿的質量,質心離轉動中心的距離以及位置角有關,A:t釓A。z6z為耦合慣量項,它表示由臂桿l或2的轉動造成的對2或1關節的慣性力矩。耦合項的影響,使系統的動力性能變壞,使動力學分析更為復雜,因此,應盡量減小耦合項的影響,對于耦臺項系數:A,:=A:-,其中其他一些項是由連桿自身質量和轉動慣量引起的,從機械設計的角度看,要減小它們的影響,只有減小連桿自身質量和轉動慣量及負載質量,但其質量和轉動慣量不能沒有。在耦臺項系數里有一項為(m:L:,+moL:),因此,在減小質量的同時,如設法改變2桿質心的位置,使L2。=一(mo/m:)1.2,即(m:L2。+mo厶)為0,即可部分抵消非線性和耦合項的影響,從圖1中可看出,厶。為負值,即2桿質心落到支點的另一側,即c’的位置。
  
      2、質量平衡原理在YdP一1型機器人中的應用
  
      在YJP一1型雙臂冗余度機器人的設計中,作者根據上述原理,利用關節驅動電機自身的質量進行平衡,對機械臂進行了優化設計。
  
      YJP一1型雙臂冗余度機器人單機械臂的機構原理簡圖如圖2。
  


  
      圖2
    
      對于1、3、5、7四個繞水平軸轉動的自由度,由于負載在其轉動軸線上,負載轉矩較小,無需進行質量平衡,對于2、4、6三個繞垂直軸轉動的自由度,承受負載轉矩較大,用電機質量進行平衡設計。機器人末端負載設計參數為‰=0.5kg。
  
      機械臂設計參數如表1。
  
      表1
    
     
  
      根據質量平衡原理,代入機械臂具體設計參數以及2、4、6三個關節驅動電機的重量,可計算出2、4、6三個自由度的驅動電機應分別安裝在支點相對一側的51mill、55mm、64mm處。這里需特別說明的是,在第一次設計時,各驅動電機都安裝在轉動軸負載的一側,這樣設計使電機負載轉矩增大,也不利于減小耦合項的影響。采用質量平衡原理進行改進設計后,將2、4、6三個關節的驅動電機安裝在支點另一側伸出的燕尾槽內,通過齒輪減速帶動機械臂轉動,實驗結果表明,改進后的設計明顯減輕了驅動電機的負載,也減小了耦合慣量的影響。
  
      實驗是在其它自由度不動,只轉動4、6兩個自由度的情況下進行的。小臂和中臂的初速度都為0,以最大加速度到達最大的允許速度,然后作勻速轉動。為便于比較,將臂桿在特殊位置上以特定參數運動時測出的所需驅動轉矩列于表2中。e。、e:為4、6關節的角加速度,0-、0:為勻速轉動時的最大角速度。表中的吖,、M:分別表示4、6關節所需總的驅動轉矩,M,t、Mz 1分別表示重力項的大小,M_、慨_表示耦合項的大小,表中括弧內數據為沒有進行質量平衡前的測量值。
  
      由表中黼可見,由于采用了質量平衡技術,關節轉矩中,重力項和鵑合項的影響都大為減小,約為質量平衡前的1/3,關節所需總的驅動蔣矩也相&蕊孫。由此可見,質量平衡的合理利胃,可以有搿洲口削負載轉矩和耦臺項的影響,對改善操作機的性能具有重要意義。
  
      表2
  
  
  
      3、結束語
  
      本文合理地運用了質量平衡原理,對YJP一1型雙臂冗余度機器人的機械臂進行了優化設計,利用關節驅動電機自身的重量進行平衡,避免了附加平衡質量塊使整個機械臂系統質量增大的不利影響。實驗結果表明:這種改進設計,一方面減小了關節驅動電機的負載,另一方面也大大減輕了機器臂系統耦合慣量項的影響,使機械臂的動力性能和操作性能大為改善,是質量平衡原理的成功應用。
    投稿箱:
        如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表,或進行資訊合作,歡迎聯系本網編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
主站蜘蛛池模板: 箱式电炉,箱式烧结炉,箱式马弗炉,箱式实验炉,高温箱式电阻炉,箱式加热炉,箱式退火炉,箱式真空气氛炉洛阳研博炉业有限公司 | 树枝粉碎机,锯末机,木材粉碎机的专业生产厂家利鑫机械,问价格找利鑫 | 耐磨焊丝厂-堆焊焊材研发-修复工程-天津舜荣焊材官网 | 上海律师_上海法律咨询_律师在线咨询网站_上海律师事务所-沪律网 | 限矩型液力偶合器_调速型液力偶合器_摩擦型耦合器生产厂家-河南省华升矿机有限公司 | 意优教育|意大利留学中介_意大利留学费用_意大利申请条件_北京意大利语培训学校 | 郑州试驾场地_双超专业汽车试驾场地_郑州双超文化传播有限公司官方网站 | 精品中文字幕在线观看,粉嫩av一区二区三区,最近中文字幕在线看免费视频,亚洲高清在线观看,日本一区二区视频手机免费看,国产黄色小视频,亚洲高清免费视频,国产精品一区二区欧美视频,亚洲人免费视频,亚洲视频在线观看免费,国产免费高清综合视频,中文字幕永久在线 | 江苏广分检测技术有限公司、电力安全工具检测、苏州绝缘工具检测、昆山电力安全工具检测-广分检测技术(苏州)有限公司 | 西安西雷脉冲功率技术有限公司-高压调制器/加速器与脉冲功率系统的研发/生产/应用推广/高压脉冲电源的应用研究/设计/生产和销售/高功率脉冲器件/材料与仪器设备的研发/生产和销售/高电压/大电流/强磁场环境的模拟及测试服务/会议会展服务/货物及进出口的业务/脉冲功率技术领域类的技术转让 | 泊头市特种油泵阀制造有限公司 - 渣油泵,重油泵,沥青泵,高压齿轮泵,煤焦油泵,导热油泵,三螺杆泵,圆弧齿轮泵,不锈钢齿轮泵, | 升降机_举升机_液压升降机_化工防爆升降平台_山东华雄机械有限公司 | 豪美陶瓷|陶瓷十大品牌|佛山陶瓷放心消费品牌 | 全铝家居_十大全铝家具品牌_全铝衣柜橱柜——佛山欧格美铝业 | 双相钢,双相不锈钢,2507双相不锈钢-海新双相钢 | 专业音响设备|数字功放|舞台音响|ktv音响|会议音响-劳伦士 | 重庆中医针灸推拿培训_产后康复理疗师培训_重庆市六合职业培训学校 | 涡街流量计罗茨气体涡轮厂家_衡水多元仪表有限公司 | 锁螺丝机_自动螺丝机_手持式自动锁螺丝机_自动打螺丝机-普思自动化 | 聚四氟乙烯板,聚乙烯四氟板,防火布,廊坊王氏防火材料有限公司官网 | 转轮除湿机_工业除湿机_恒温恒湿机-铂克除湿机厂家 | 山东洗地机_工业洗地机_驾驶式扫地机_扫地车厂家_鼎洁盛世官网 | 组合式空调机组-吊顶式新风换气机-消防高温排烟风机-德州宏楚空调设备有限公司 | 山东鑫佳日化_洗衣粉生产厂家,从事洗衣粉加工出口 | 意大利留学-意大利语培训-马来西亚留学【长青藤海外】 | 热电偶_电磁流量计_温度传感器_涡轮流量计_铠装PT100_压力变送器-中瑞能 | 聚焦吉林-城市晚报官方网站 | 液位变送器_智能压力变送器_3051差压变送器_单双法兰,投入式,电容式,温度变送器-淮安润中仪表科技有限公司 | 聚丙烯酰胺,聚合氯化铝,重金属捕捉剂,污泥调理剂,活性氧化铝,生石灰,反渗透阻垢剂,工业葡萄糖,硫酸铝,果壳活性炭,柱状活性炭,蜂窝活性炭,石英砂,锰砂-北京雁归来环保科技有限公司-以真诚为立足之本,以质量为生存之本,愿与海内外同仁共创双赢。雁归来人一路走来,气贯长虹,勇锐盖过怯弱,进取压倒苟安!我们紧扣时代脉搏,专注水处理、继往开来! | 砂基透水砖滤水率,防滑性试验仪,砂基透水砖落球冲击,抗冲击试验机-献县中正试验仪器销售处 | 挖掘机|小型挖掘机|挖掘机抓木机|轮式挖掘机|宝鼎挖掘机-宝鼎液压机械公司厂家直销 | 液压油缸生产厂家-常州辰佰液压机械有限公司 | 泰安德兴元机械设备有限公司|网站首页 | 暖通家-中国暖通空调及热泵产业资讯平台,专业为厂家和商家提供价值服务 | 液压扳手-液压扭力扳手-电动扭矩扳手-气动扭力扳手-波霆机械(上海) | 自走式缠绕机_上海德目包装设备厂家_在线式缠绕机_缠绕膜打包机 自装卸(挂桶)车|钩臂垃圾车|压缩垃圾车|密封自卸车|环卫垃圾车|餐厨车泔水车湖北程力专用车厂家 | 消防排烟风机|防火阀|斜流风机|江苏恒恒暖通设备有限公司 | 树枝粉碎机,锯末机,木材粉碎机的专业生产厂家利鑫机械,问价格找利鑫 | 妙手官网—商品管理、批量修改、订单处理、营销水印 | 热电阻_热电偶_压力表_压力变送器_磁翻板液位计 - 淮安忠和测控仪表有限公司 | 无尘布_乳胶手套_防静电手环_口罩-苏州迈思德超净科技有限公司 |