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码垛机器人减速器种类的选择

来源:机器人在线 时间:2017-09-11

关键字: 码垛机器人 码垛机器人腰关节电机驱动系统的设计

摘要:减速器在电机与执行机构之间起到一个对转矩的传递和对转速的匹配的这样一个作用。

码垛机器人减速器种类的选择
2.1.2减速器种类的选择
减速器在电机与执行机构之间起到一个对转矩的传递和对转速的匹配的这样一个作用。其功能是降低转速,增加转矩,由于减速机构造精密,本设计选取的精密减速机应具备:承受倾覆力矩大、输出转矩高、刚度大、回程间隙小、可润滑性好等特点。迄今为止减速机的结构形式已经十分完善,也具备了较高的精度等级,各类减速机都在工业机器人领域取得了广泛的应用。表2.2列举了几种主要类型减速机类型及各自的特点。
 码垛机器人
工业机器人,尤其是搬运机器人的关节相较于其他类型的机器人对减速机的要求不同,因为其关节需要克服的倾覆力矩比其他种类的机器人都大,手臂活动范围越广,就越需要机器人的支撑部位稳定性高。其他类型的减速机多数需要与交叉滚子轴承配套使用;而本设计采用RV减速机自身配备一体化主轴承,具有结构紧凑,可靠性高,稳定性好,能承受较大的倾覆力矩,安装方便等优点。综上所述,结合码垛机器人的电机选择以及减速机本身具有大刚度、承载能力高、传动效率高等优点,码垛机器人腰关节驱动系统选用减速机。
2.2电机及减速器的选型计算
机器人对于伺服控制电动机必须要具备的基本条件是:电机应具有相对较低的转动惯量,单位时间内能够提供更大的瞬时功率;低速运转较为平稳;调速范围大;力矩波动小;同时在特殊情况时,比如在电机堵转以及伺服定位时依旧能够提供相对来说比较大的力矩;外形小巧美观;能够较好较强的适应环境,便于维护,且需要具备全封闭构造。
理论上来讲需根据电机轴上两种不同的负载情况来选择适当的伺服电机,分别是转动惯量负载和阻尼转矩负载,这两种负载在进行选型时都需要计算准确,创门的值应满足以下几个条件
(1)电机处于空载运行状态,加在伺服电机轴上的负载转矩不应高于或低于在电机连续额定转矩的上下限,也就是意味着,电机的负载转矩需要处于转矩速率特性曲线的约定范围之内。
(2)电机所承受的最大负载转矩,以及加载、过载时间都不应超出该电机相关设计指标的要求;
(3)电机因加、减速所增加的附加转矩不应超出加减速区许可范围;
(4)频繁起停以及负载呈现周期性的变化,在一个周期中电机的额定转矩必须要大于它的转矩平均二次方根值;
(5)一般情况下,在负载惯量接近或超出转子惯量的五倍的条件下,电机的灵敏度和整个伺服系统的响应时间会受到加在电机轴上的负载惯量的影响。
因为腰关节在转动时承受着整个码垛机器人的重量,所以其旋转时的负载转动惯量是整个机器人在旋转时的转动惯量,这一点在计算时不能有任何遗漏。
 
本设计对惯量比值的要求是伺服电机惯量与负载惯量的比值小于15,满足此条件,则视为成功进行了惯量的分配。
码垛机器人的大臂、小臂、腕部、及其所抓取的重物,构成了机器人腰部电机所需要承载的力矩,力矩的主要成分为齿轮摩擦和滚动摩擦力矩;设腰关节轴加速度的值为al,速度为n1,腰关节轴在接收到斜坡函数给定的加速指令后,加速度与电机轴所受到的加速力矩成正相关:
 
为保证电机工作在安全范围内,原则上加速力矩不可大于电机的瞬时最大转矩值。
 
 
伺服电机能为减速机末端所提供的最大力矩须不能小于电机带负载启动时所需要的启动转矩,并且此关节的额定回转角速度要小于等于伺服电机为减速机末端所提供的转速。所以应当依据以上条件设置合适的电动机与减速器。
2.3本章小结
本章主要介绍了码垛机器人驱动方式的选择,伺服电机与减速器的种类及特点,以及它们的选型计算方法,并且为接下来实验设备的选择提供了依据。
 
 码垛机器人

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