移動機(jī)器人技術(shù)-課件 項(xiàng)目2-任務(wù)1-物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

項(xiàng)目二：移動機(jī)器人零部件認(rèn)知物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析任務(wù)一：物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析課程目標(biāo)：一、掌握移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法與工作流程二、熟悉物料搬運(yùn)機(jī)器人四輪底盤的工作原理三、熟悉物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械臂的工作原理四、培養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力，樹立模塊化設(shè)計(jì)理念知識儲備一、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述二、移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)是在系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，按照系統(tǒng)思想和優(yōu)化要求，綜合運(yùn)用有關(guān)學(xué)科的知識、技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，通過總體研究和詳細(xì)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)出滿足設(shè)計(jì)目的的系統(tǒng)方案。系統(tǒng)分析著重回答“做什么”，而系統(tǒng)設(shè)計(jì)則主要解決“怎么做”。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，包括確定系統(tǒng)功能、設(shè)計(jì)方針和方法，產(chǎn)生理想系統(tǒng)并作出草案，通過收集信息對草案作出修正產(chǎn)生可選設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)分解為若干子系統(tǒng)，進(jìn)行子系統(tǒng)和總系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)并進(jìn)行評價(jià)，對系統(tǒng)方案進(jìn)行論證并作出性能效果預(yù)測。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須把所要設(shè)計(jì)的對象系統(tǒng)和圍繞該對象系統(tǒng)的環(huán)境共同考慮，前者稱為內(nèi)部系統(tǒng)，后者稱為外部系統(tǒng)，它們之間存在著相互支持和相互制約的關(guān)系，內(nèi)部系統(tǒng)和外部系統(tǒng)結(jié)合起來稱作總體系統(tǒng)。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須采用內(nèi)部設(shè)計(jì)與外部設(shè)計(jì)相結(jié)合的思考原則，從總體系統(tǒng)的功能、輸入、輸出、環(huán)境、程序、人的因素、物的媒介各方面綜合考慮，設(shè)計(jì)出整體最優(yōu)的系統(tǒng)。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用分解、綜合與反饋的工作方法。不論多大的復(fù)雜系統(tǒng)，首先要分解為若干子系統(tǒng)或要素，分解可從結(jié)構(gòu)要素、功能要求、時(shí)間序列、空間配置等方面進(jìn)行，并將其特征和性能標(biāo)準(zhǔn)化，綜合成最優(yōu)子系統(tǒng)，然后將最優(yōu)子系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，從而得到最優(yōu)系統(tǒng)。在這一過程中，從設(shè)計(jì)計(jì)劃開始到設(shè)計(jì)出滿意系統(tǒng)為止，都要進(jìn)行分階段及總體綜合評價(jià)，并以此對各項(xiàng)工作進(jìn)行修改和完善。整個(gè)設(shè)計(jì)階段是一個(gè)綜合性反饋過程。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述系統(tǒng)設(shè)計(jì)總的原則是保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上使技術(shù)資源的運(yùn)用達(dá)到最佳。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)遵循以下原則。

(1)系統(tǒng)性系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)整體。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，要從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行考慮，使系統(tǒng)有統(tǒng)一的信息代碼、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)組織方法、統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以此來提高系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量。(2)經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性原則是指在滿足系統(tǒng)要求的前提下，盡可能減少系統(tǒng)的費(fèi)用支出。一方面，在系統(tǒng)硬件投資上不能盲目追求技術(shù)上的先進(jìn)，而應(yīng)以滿足系統(tǒng)需要為前提。另一方面，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)避免不必要的復(fù)雜化，各模塊應(yīng)盡可能簡潔。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述(3)可靠性可靠性既是評價(jià)系統(tǒng)設(shè)計(jì)質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，又是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)。只有設(shè)計(jì)出的系統(tǒng)是安全可靠的，才能在實(shí)際中發(fā)揮它應(yīng)有的作用。(4)管理可接受一個(gè)系統(tǒng)能否發(fā)揮作用和具有較強(qiáng)的生命力，在很大程度上取決于管理上是否可以接受。因此，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮到用戶的業(yè)務(wù)類型、用戶的管理基礎(chǔ)工作、用戶的人員素質(zhì)、人機(jī)界面的友好程度、掌握系統(tǒng)操作的難易程度等諸多因素的影響。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須充分考慮到這些因素，才能設(shè)計(jì)出用戶可接受的系統(tǒng)。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，以功能需求為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)和歸屬，以包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、感知系統(tǒng)在內(nèi)的組成部分為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)的重要基礎(chǔ)，明確任務(wù)需求，分析外部系統(tǒng)，構(gòu)建內(nèi)部系統(tǒng)，最終通過組成部分的3個(gè)子系統(tǒng)的有機(jī)融合與整體優(yōu)化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)流程可概括為4個(gè)階段：準(zhǔn)備階段（系統(tǒng)分析、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)）、理論設(shè)計(jì)階段（子系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)）、設(shè)計(jì)實(shí)施階段（制作樣機(jī)、樣機(jī)性能測試、性能評估及設(shè)計(jì)優(yōu)化）、設(shè)計(jì)定型階段（產(chǎn)品發(fā)布）。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）準(zhǔn)備階段：在對市場調(diào)研和分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行需求抽象，確定產(chǎn)品規(guī)格與性能指標(biāo)。擬定總體方案，分解功能要素和子單元模塊。進(jìn)行方案可行性論證，確定最佳總體方案。確定子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)責(zé)任人。（2）理論設(shè)計(jì)階段：根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能要素和功能模塊，對系統(tǒng)進(jìn)行定性和定量分析，比如確定控制算法、硬件選型、傳動方案、感知策略、接口設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)等。對系統(tǒng)設(shè)計(jì)所能達(dá)到的性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合評價(jià)。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述2、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)（3）設(shè)計(jì)實(shí)施階段：根據(jù)總體方案和各功能模塊的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行機(jī)械、電氣、驅(qū)動等器件與單元組件的采購、制造，對各子單元進(jìn)行裝配調(diào)試后進(jìn)行整機(jī)裝配與調(diào)試，測試整機(jī)性能指標(biāo)，驗(yàn)證樣機(jī)是否達(dá)到可使用性、可生產(chǎn)性、可維護(hù)性、安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)要求。（4）設(shè)計(jì)定型階段：對樣機(jī)反復(fù)測試優(yōu)化后，交付使用，經(jīng)過一段時(shí)間綜合驗(yàn)證與評價(jià)，確定最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，整理產(chǎn)品制造圖樣資料、審定產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、編制工藝文件，發(fā)布產(chǎn)品。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備一、移動機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述二、移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)需求分析本案例設(shè)計(jì)一種物料搬運(yùn)機(jī)器人，它能夠自主完成給定場景中物料搬運(yùn)及投遞任務(wù)。給定場景中有坡道、有引導(dǎo)路線、隨機(jī)障礙物及無引導(dǎo)窄巷、直角轉(zhuǎn)彎等地形與環(huán)境因素。機(jī)器人要能夠在給定的地圖中自主行走，到達(dá)物料擺放區(qū)域，自主識別并抓取物料，然后運(yùn)送到收集區(qū)域并回到終點(diǎn)。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析基于場景要求與工作設(shè)定，該機(jī)器人需要具備自主行走、避障、循跡、目標(biāo)識別、抓取以及搬運(yùn)投遞功能。知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)2、性能指標(biāo)分析結(jié)合任務(wù)設(shè)定與場地形狀及尺寸，機(jī)器人的機(jī)械性能可具體可描述為：

底盤具有足夠的動力和通過能力，能夠精確運(yùn)送上層結(jié)構(gòu)至指定位置。

抓取部分具有較高的自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)空間多位置的抓取和存放動作。機(jī)器人整體尺寸合理，且重心穩(wěn)定。能夠以一定的速度完成整場工作且無失誤。能夠滿足長時(shí)間使用。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)2、性能指標(biāo)分析物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析結(jié)構(gòu)尺寸及質(zhì)量整機(jī)尺寸（最高處）610*300*460mm質(zhì)量（含電池）4.565kg性能越障能力小于30°斜坡，起伏范圍≤20mm不平整路況抓取高度范圍10~500mm抓取機(jī)構(gòu)最大抓取重量300g抓取機(jī)構(gòu)自由度4自由度續(xù)航能力2小時(shí)設(shè)定最大前進(jìn)速度2.5m/s設(shè)定最大平移速度1.5m/s機(jī)械臂左右范圍180°機(jī)械臂上下范圍約60°機(jī)械臂前后范圍約120°夾爪最大張開角度約180°知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)3、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)分析根據(jù)性能指標(biāo)及設(shè)定功能，可將機(jī)械系統(tǒng)分為行走功能的實(shí)現(xiàn)和機(jī)械臂抓取功能的實(shí)現(xiàn)兩部分。（1）行走功能的實(shí)現(xiàn)通常，為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人移動行走能力，輪式移動機(jī)器人在各種實(shí)際應(yīng)用中被廣泛采用。輪式驅(qū)動機(jī)器人相對于其他驅(qū)動機(jī)器人，如腿式和履帶式的機(jī)器人，運(yùn)動得更快，消耗的能量較少。同時(shí)，由于其機(jī)器人姿態(tài)的友好性和運(yùn)動的穩(wěn)定性，移動速度、方向及動作實(shí)現(xiàn)相對較為容易控制。目前應(yīng)用的車輪式行走機(jī)構(gòu)主要有三輪差速驅(qū)動機(jī)器人和四輪移動機(jī)器人。其中常用的輪子有全向輪、麥克納姆輪、膠輪、萬向輪等。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)3、機(jī)械總體方案設(shè)計(jì)分析（1）行走功能的實(shí)現(xiàn)其中常用的輪子有全向輪、麥克納姆輪、膠輪、萬向輪等。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)（2）機(jī)械臂抓取功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂常通過云臺連接于底盤移動行走機(jī)構(gòu)。機(jī)械臂結(jié)構(gòu)可采用多連桿機(jī)構(gòu)、桿件組合等形式實(shí)現(xiàn)，抓取機(jī)構(gòu)可包括吸盤式、夾爪式等形式。抓取功能實(shí)現(xiàn)常采用氣動驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動兩種方式。氣動驅(qū)動在直線運(yùn)動中有較強(qiáng)的優(yōu)勢，按固定程序執(zhí)行對應(yīng)動作。電機(jī)驅(qū)動則可通過多電機(jī)的組合搭載機(jī)械結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)控制，其更有利于多自由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)和多狀態(tài)動作的組合實(shí)現(xiàn)，適用場合多。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析知識儲備：移動機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)基于以上分析，此物料搬運(yùn)機(jī)器人最終采用四輪移動底盤行走機(jī)構(gòu)搭載四自由度機(jī)械臂執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。底盤主要功能是將機(jī)械臂運(yùn)送至指定位置實(shí)施抓取投遞任務(wù)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)除移動輪組、懸掛以及支撐機(jī)械臂結(jié)構(gòu)等外，還包含驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、紅外傳感器、灰度傳感器、LCD顯示屏及電源的安裝裝置。機(jī)械臂執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)需要包含主體臂結(jié)構(gòu)、機(jī)械夾爪、機(jī)械臂與移動底盤的連接云臺、攝像頭安裝裝置等。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

工程實(shí)踐一、底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析二、機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析工程實(shí)踐：底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

機(jī)器人底盤負(fù)責(zé)承載機(jī)械臂，并將其按照決策控制平臺的控制指令可靠的運(yùn)送至指定位置完成工作任務(wù)，其主要設(shè)計(jì)要求及主要功能如下：具有可靠的機(jī)動靈活性，能夠平穩(wěn)攀爬斜坡。具有一定的負(fù)載能力，在承載負(fù)載的情況下可匹配設(shè)定的性能指標(biāo)。具有一定的剛性及穩(wěn)定性，能夠支持機(jī)械臂工作時(shí)無明顯抖動。具有較好的直線行走能力，在直線運(yùn)動情況下不發(fā)生明顯偏斜。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析工程實(shí)踐：底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

機(jī)器人底盤系統(tǒng)主要包括四軸聯(lián)動的麥克納姆輪輪組、自適應(yīng)底盤懸掛、支撐及防護(hù)部件、動力電源、控制板、紅外傳感器及灰度傳感器的安裝裝置等。采用單電機(jī)驅(qū)動單個(gè)麥克納姆輪的方式即四輪驅(qū)動的控制模式，能夠?qū)崿F(xiàn)全向移動功能，同時(shí)能為大負(fù)載的運(yùn)動平穩(wěn)性提供可靠支持。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析工程實(shí)踐：底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析輪組為底盤支撐傳動，為懸架系統(tǒng)的良好運(yùn)行提供依靠，因而需要自身具有良好的剛度和轉(zhuǎn)動靈活性，同時(shí)因麥克納姆輪具有較大軸向力，需要輪組具有較高的軸向剛度和抗扭能力。輪組結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方案：兩板件間添加3D打印塑料填充件，增加其軸向抗彎系數(shù)；轉(zhuǎn)動部位加有法蘭軸承，使轉(zhuǎn)動靈活；在輪組與底盤框架連接處裝有推力球軸承，保證輪組在軸向受力時(shí)能夠靈活轉(zhuǎn)動，且該結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步提升系統(tǒng)剛度。工程實(shí)踐：底盤行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析考慮到場地路面路況和坡道，為底盤設(shè)計(jì)了自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)，以保障麥克納姆輪底盤能夠更好適應(yīng)多種地面環(huán)境。自適應(yīng)懸掛系統(tǒng)通過連桿的方式，使單側(cè)兩輪組活動式固連，形成一種四邊形連桿結(jié)構(gòu)。此方式使輪組具有了靈活性，滿足了底盤通過不同路況的需求，但是使車身本體相對于地面運(yùn)動具有不確定性，容易受重心和慣性的影響發(fā)生傾斜，因此在兩側(cè)輪組間添加了一組聯(lián)動連桿，將兩側(cè)的連桿運(yùn)動相關(guān)聯(lián)，使得兩側(cè)連桿的相對運(yùn)動具有唯一性，從而使車體相對于四輪組的運(yùn)動具有唯一性，解決了車身本體相對于地面運(yùn)動的不確定性。

單側(cè)兩輪組四邊形連桿機(jī)構(gòu)兩側(cè)聯(lián)動連桿工程實(shí)踐：機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械臂系統(tǒng)是機(jī)器人最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)，是搬運(yùn)動作能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。機(jī)械臂各項(xiàng)性能指標(biāo)可歸納如下。抓取準(zhǔn)確且牢固可靠。機(jī)械臂整體具有較好的剛性，夾持指定物體后無晃動。具有較好的負(fù)載能力，能夠夾持近300g的物品。機(jī)械臂自身質(zhì)量較輕，無過多無效轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

夾取高點(diǎn)位時(shí)機(jī)械臂整體穩(wěn)定性要較好，不發(fā)生晃動。物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析工程實(shí)踐：機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析1、主臂的方案選擇本機(jī)械臂主臂結(jié)構(gòu)方案源自于MeArm袖珍型機(jī)械手臂，是本杰明·格雷（BenjaminGray）在2013年二月在Kickstarter發(fā)表的。該機(jī)械臂特點(diǎn)為大臂和小臂均采用平行四桿機(jī)構(gòu)，傳動器件位于機(jī)械臂最底端，有效的改善了傳統(tǒng)串聯(lián)式機(jī)械臂結(jié)構(gòu)小臂傳動電機(jī)位于大臂末端所造成的大臂整體重心離轉(zhuǎn)動中心較遠(yuǎn)，使得大臂無效轉(zhuǎn)矩負(fù)載增大問題。同時(shí)，該機(jī)械臂的另一大特點(diǎn)為夾爪部分于地面間的夾角始終唯一，與傳統(tǒng)串聯(lián)機(jī)械臂需要在夾爪部分增加pitch軸電機(jī)來保持與地面相對夾角相比，該機(jī)械臂減少了一個(gè)傳動元件數(shù)量且降低了機(jī)械臂整體復(fù)雜性，同時(shí)也降低了大臂和小臂的無效轉(zhuǎn)矩負(fù)載。工程實(shí)踐：機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析2、主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)具體臂體之前，首先確定主臂各部件的尺寸，通過抽象出整個(gè)主臂的原理性連桿結(jié)構(gòu)圖，在Solidworks軟件環(huán)境繪制其草圖，通過在草圖上補(bǔ)充底盤輪廓的方式盡量模擬出整個(gè)機(jī)械臂所，通過限制連桿的關(guān)鍵尺寸，如最大工作高度、最低工作高度、與底盤的位置關(guān)系等來給出適宜的尺寸，具體草圖樣式如圖2.9所示。工程實(shí)踐：機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析2、主臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)該機(jī)械臂具有較多的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，因此，能否對這些轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的摩擦進(jìn)行較好的處理決定了該機(jī)械臂能否擁有較高運(yùn)動性能。同時(shí)，零件間的轉(zhuǎn)動摩擦處理不當(dāng)會造成零件的過量磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)零件相互抱死，使機(jī)械臂失效。為避免以上問題，本機(jī)械臂采用轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)處添加法蘭軸承的解決方案，通過過盈配合確保結(jié)構(gòu)體與軸承固連，軸承與軸承間添加墊片實(shí)現(xiàn)軸向方向和徑向方向的固定。工程實(shí)踐：機(jī)械臂抓取機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

物料搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析3、夾爪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械臂末尾夾爪負(fù)責(zé)抓取固定目標(biāo)物體，采用舵機(jī)作為傳動元件來控制夾爪開合，舵機(jī)的安裝形式?jīng)Q定了夾爪的夾取方式和外觀。本機(jī)械爪采用橫置