纸箱码垛机器人的本体部分设计

纸箱码垛机器人的手座部分设计码垛机器人的手座部分是机器人的最后一个驱动关节，也称之为T轴。前三个关节驱动腕部至空间某一位置之后，剩下的就是末端执行器的位姿了。那么如何让末端执行器相对于物品和托盘有一个最佳的工作方位，就取决于机器人腕部电机的旋转的控制和设计了。如图3-3所示，码垛机器人腕部结构的三维模型的剖面图。手座部分的结构是电机和减速机分别与支撑板固定连接，支撑板安装在手座上面。减速机选用的是谐波减速机，电机轴穿过支撑板与减速机的输入端通过键连接，轴端使用螺栓紧固，防止脱落。末端法兰连接在减速机输出端，随着电机输出，减速之后驱动法兰转动。如图3-4所示，是纸箱码垛机器人本体设计的腰部转座与底座部分，腰部转座的结构相当于一个U形支架，左右两侧分别安装大臂和小臂的驱动装置，如图3-4(a),下侧安装驱动腰部旋转的驱动装置，小臂衔接在其中，大臂设计成双环形结构，一端固定在左侧(从后向前视图)的减速机上，另一侧通过轴承配合连接在小臂预留的轴肩上，保持支架的稳定。腰部详细零件结构如图3-5所示。底座结构为一个内部空心的圆台型，底座上安装减速机，如图3-4(d)，通过将电机倒置在腰部转座和底座连接的法兰上，逆向提供动力，使得结构更加紧凑。其中的电机安装方式与减速机明显不同，腰部转座上的两个电机是通过轴键连接的对心传动方式，而底座的电机和减速机的传动方式是后置偏心齿轮传动，采用的减速机是中通型的，这样的设计能够使得驱动系统可以放置在主构架上，减少了系统的惯量，同时整个机器人的线缆通过底座的中空管道，更加紧凑，不会因为机器人的转动而缠绕或者磨损。码垛机器人整体结构的三维模型通过各个部分的分析和设计，综合第二章的空间计算，基于大臂1200mm，前臂1300mm的设计长度，综合设计整个机器人的模型。图3-6是本课题中设计的整个码垛机器人本体结构三维模型。结构设计过程中还具体涉及零件配合公差选择、轴承选型计算、弹簧计算、配重计算、密封件选型等等诸多问题，均为机械设计过程中常见问题，本文就不做过多赘述。在码垛机器人设计过程中，首先以实现功能为前提，基本尺寸要保证;其次以结构设计合理为基础，使得设计出来的三维模型结构在加工过程能加工出来，不会出现无法加工或无法开模现象;再以满足工作要求为目标，使设计加工过后的码垛机器人产品能够真正运行起来;接下来以工程应用为任务，生产加工的码垛机器人在调试后能实现工厂需求;最终以优化定型为结束，实现此款码垛机器人的功能完善和量产。