關于一種新型工業機器人各軸的連接點設計

朱集錦 徐 誠 寧建強

（廣東科技學院 廣東 東莞 523083）

關于一種新型工業機器人各軸的連接點設計

朱集錦 徐 誠 寧建強

（廣東科技學院 廣東 東莞 523083）

為了能對工業機器人的運動軌跡進行優化，進一步的縮短運動距離，能在最短的時間內將操作部分的機械手臂部分運動到工作的位置，采用了本設計，流行機器人一般采用類似人或動物的關節而進行設計，從而達到運動的目的。本設計采用擺錘直接進行運動的方式來達到大范圍的移動，通過采用兩個活動的軸從而可以很好的進行全方位的移動，作為一種探討型的設計類型，運用此種設計能大大節省時間，并能節省材料，同時更好的實現高效控制的目的。

擺錘結合;全方位移動;機器軸連接

前言

在流行的工業機器人手臂中通常采用四軸或六軸來控制工業機器人的前后、左右、上下運動再配合速度從而實現各種運動，但有一個缺點，就是工業機器人進行曲線運動的時候消耗的時間比較長，采用直角邊運動的方式會加大運動的路程，而且進行方向的改變會減小工業機器人的速度，在實際的生產中會導致產出產品的速度也減低。如果能進行曲線運動，或者空間中的對角運動，那么將大大縮短操作時間，同時在空間上也將更加節省空間，為達到實際生產的意義，通過本設計對軸的運動方向進行調整從而將從垂直和平移單純的運動中解脫出來，達到曲線運動的目的。

問題分析：

直線運動是工業機器人的的基本運行方式，在空間對角運行中，通常采用的方式是沿立方體的兩邊運行到達對角，如圖從A到B點，那么運行的軌跡就要走三條邊，則比起直接從A到B的直線時間要長，而且走的軌跡距離也比較長，那么要提高速度，就要在運行軌跡進行改進。那么有沒一種直接能運行的方法呢？

軸的設計解決的問題如下：

1）要求軸能夠解決長距離的運行的問題。因為在運動過程中會出現一個縮短距離的問題，所以盡量縮短距離就能解決。

2）能解決準確到位的問題，這個問題關系到能否正確快速的解決物體的運行精度的問題，所以必須要求能很好的解決此問題。

3）能解決前進過程中穩定運行的問題，在前進過程中一旦出現有晃動的問題易不偏差。

基于此，設計的軸的圖形如下：

1.機械部分組成

1）旋轉臺：通過旋轉臺可以在底座進行360的旋轉從而確定操作的方向。

2）活動軸：通過活動軸可以確定工作的前方位置。

3）擺錘：通過擺錘所在的臂，采用擺錘電機可以直接快速的將工作手置甩到工作區附近。

4）工作手臂：工作時主要的工作動作機構。

工作過程：先通過設定的程序通過電動機的驅動將主軸選擇到相應的角度方向，然后通過對固定的主軸高度的調節，根據各個工作的需要可以多不同的高度進行設計，可以在主軸里嵌套一個可以移動的活動桿子，然后通過液壓傳動的方式進行高度調節如上面出顯示的主軸內部圖。可以充分的調節主軸的高度，從而能很快的達到理想的高度，然后采用擺錘電機對需要到達的對角位置進行拋送，當到達所需的位置時進行傳感制動，利用內部的頂軸，對所到位置進行固定定位。

傳感控制部分：采用對目標位的數據進行預先設定，當擺錘臂到達時則進行傳感，采用紅外傳感技術對到達的位置進行感應，當擺錘到達時則進行數據的輸出傳送，接受的數據則進行最初的數據分析。

目標位緩沖：在目標位置進行彈簧緩沖，到擺錘到達位置時進行在軸連接部進行緩沖并鎖定，然后進行加工。

擺錘臂：采用金屬固件的方法進行，對方位的移動能達到迅速快速的移動。

擺錘電機：連接在軸的步進電機能很好的解決相關的位置精度問題。

2.電氣部分組成：電機電路，傳感器電路，液壓控制的機械手部分

采用閉環控制，如圖：

電機電路：旋轉臺和擺錘電機均采用旋轉電機控制，通過對旋轉臺電機進行連接，對頂軸的的電機進行步進的脈沖精確控制從而能很快的進行定位，從而能盡快的讓電機達到理想的位置。

液壓氣動控制機械部分：通過液壓氣動來對操作手部進行工作，或者夾緊或者旋轉均可。

電氣部分工作過程分析：通過設計的程序，采用傳感裝置對需到達的位置進行感應，從而將信號傳回給控制系統，主控制系統根據所需的位置及所在的地址進行對電機的接通，從而通過對電機進行供電，讓擺錘到達相應的位置，給對需進行加工的部件夾緊，驅動步進電機調試合適位置，最終達到良好的控制效果。

3.總結

本文通過對工業機器人中的傳送過程中出現的距離從而導致效率低的問題進行分析，從問題的根源出發，對所在的問題進行最基本的分析，采用擺錘、步進電機的方法對角度和控制方向來進行一個比較準確的控制，在控制過程中，采用反饋的方式對已經存在的系統進行進一步的取樣、比較、放大等環節從而能更好的把握好位置的控制，大大縮短了之間的效率問題。為解決工業機器人的距離傳輸問題提供了一種比較良好的解決方法。

[1]孫英飛.我國工業機器人發展研究.羅愛華.科學技術與工程.2012-04

[2]劉海濤.工業機器人的高速高精度控制方法研究.華南理工大學,2012-03.

[3]施文龍.六軸工業機器人控制系統的研究與實現.武漢科技大學 .2015-05.

On a new type of industrial robots each connection design of shaft

ZHU Ji-jin, XU Cheng, NING Jian-qiang. Guangdong Institute of Science and Technology, Guangdong Province, Dongguan 523083, China

In order to optimize the trajectory of the industrial robot, further shortening the distance between sports, can in the shortest possible time will be part of the operation of mechanical arm part of the movement to the working position, adopted this design. Popular robot joints of the general use similar people or animals design, so as to achieve the goal of sports. This design adopts the pendulum directly exercise way to achieve a wide range of movement, through the adoption of the axis of the two activities can carry on the omni-directional mobile is very good, as a type of type design, use of this kind of design can greatly save time, and can save material, at the same time, better achieve the goal of effective control.

Pendulum; The omni-directional mobile; Machine shaft connection

TP242

A

1009-5624-（2016）03-0027-03