[發明專利]一種小臂展機器人大臂的設計方法

有效

• 申請號: 202111106308.0
• 申請日: 2021-09-22
• 公開（公告）號: CN113733159B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 王刻強
• 申請（專利權）人: 伯朗特機器人股份有限公司
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 廣州駿思知識產權代理有限公司 44425
• 代理人: 龍婷

本發明涉及一種小臂展機器人大臂的設計方法。本發明所述的一種小臂展機器人大臂的設計方法包括：基本參數確認，根據需求確定大臂的有效長度，對二軸關節、三軸電機和三軸關節進行選型，根據所述二軸關節、三軸電機和三軸關節的外形分別確定包覆圓；大臂外形判斷；外形參數確定；對外形參數或基本參數進行修正，設計所述三軸電機和三軸關節之間的傳動結構，根據所述傳動結構的中心距對外形參數或基本參數進行調整修正；對大臂的整體結構進行設計，并對設計完成后的大臂整體方案進行確認。本發明所述的一種小臂展機器人大臂的設計方法具有設計高效且設計出的大臂結構緊湊的優點。

技術領域

本發明涉及機器人領域，特別是涉及一種小臂展機器人大臂的設計方法。

背景技術

工業機器人在先進制造技術領域中扮演著極其重要的角色。六軸機器人具有6個可以相對轉動的關節，相對轉動的關節稱為“軸”，軸臂的旋轉運動由每個軸關節中的電機和減速機驅動實現，所述軸臂的總長構成該機器人的臂展長度。六軸機器人的大臂通常由二軸關節驅動并相對一軸軸臂轉動，其另一端與三軸軸臂通過三軸關節轉動連接，使三軸軸臂能相對所述大臂轉動。為降低機器人質心，提高穩定性，通常將三軸關節中的三軸電機后置，即將三軸電機設置在大臂臂體的中段部位上。此時三軸電機通過傳動機構驅動所述三軸關節中的三軸減速機轉動。

通常情況下，所述大臂為直臂結構，具有走線方便、加工簡單等優勢。目前，工業機器人向著微小型方向發展，并將服務于人類活動的各個領域。微小型機器人的臂展空間通常較小，電機、減速機結構過于緊湊，需要合理布局防止出現干涉、內部走線困難、運行角度受限等問題。而在具體設計中通常由于各零部件尺寸較大，臂展較短無法達成直線設計。因此為便于進行布局，目前大多數廠家都會對機器人的大臂進行折彎設計，即將三軸電機的安裝位置向外凸出形成折彎角，從而滿足電機、減速機安裝的空間需求。現設計方法為，有經驗的技術人員根據電機、減速機的型號大概給出大臂的折彎角度，再根據大臂的有效臂長在計算機上設計出二維或三維模型的初始模型。接著，技術人員在計算機上進行軸關節的模擬安裝，并根據干涉等情況對大臂的折彎角度進行反復調整，在不斷地嘗試過程中得到最優結果。但這種設計過程中需要技術人員積累大量的設計經驗，且設計過程費時費力，難以得到最緊湊的大臂結構設計方案。

發明內容

基于此，本發明的目的在于，提供一種小臂展機器人大臂的設計方法，其對折彎型大臂的主要尺寸設計提供了標準化的設計方法，具有設計高效且設計出的大臂結構緊湊的優點。

一種小臂展機器人大臂的設計方法，所述方法包括如下步驟：

步驟S1，基本參數確認，根據需求確定大臂的有效長度L1，對二軸關節、三軸電機和三軸關節進行選型，分別以所述二軸關節、三軸電機和三軸關節的旋轉軸軸心為圓心，根據所述二軸關節、三軸電機和三軸關節的外形分別確定包覆圓，所述包覆圓的半徑分別記為R2、R31和R32；

步驟S2，大臂外形判斷，計算L_總＝k1*R2+2*k2*R31+k3*R32，其中k1、k2、k3為空間預留系數并分別與所述二軸關節、三軸電機、三軸關節對應，當L_總≤L1時，所述大臂設計為直臂結構，所述二軸關節、三軸電機和三軸關節的旋轉軸軸心位于同一直線上，即可根據已有設計方法進行設計；當L總L1時，所述大臂設計為折彎型結構，所述三軸電機的旋轉軸軸心設置在所述二軸關節和三軸關節之間并位于所述大臂的折角頂點處，需進行下一步驟；

步驟S3、外形參數確定，將所述二軸關節和三軸關節的旋轉軸軸心設置在所述大臂的兩端，其距離為有效長度L1，確定所述二軸關節旋轉軸軸心到所述三軸電機旋轉軸軸心的距離L2，和所述三軸關節旋轉軸軸心到所述三軸電機旋轉軸軸心的距離L3，使L2、L3滿足L2≥k1*R2+k2*R31、L3≥k3*R32+k2*R31；

步驟S4、對外形參數或基本參數進行修正，設計所述三軸電機和三軸關節之間的傳動結構，根據所述傳動結構的中心距對外形參數或基本參數進行調整修正；