SCARA機(jī)器人圖紙，求助

apexcon

各位老師：
    我剛接觸SCARA機(jī)器人，對于機(jī)器人的模型比較了解，請教能否提供一些機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)，供小弟學(xué)習(xí)，謝謝！同時也歡迎有識之士能加入我們一起開發(fā)機(jī)器人項目，或與我們一起交流學(xué)習(xí)；QQ：540412656
+ U' s% z' g* H& X& G

陳曉偉

SCARA機(jī)器人？

pzlangji

這東西，對一個公司來說，能算是核心機(jī)密了，誰會這么容易拿出來分享，能找到的也就是外觀模型，至于內(nèi)部機(jī)構(gòu)，建議去買臺二手的拆了，來個逆向制造，都搞定了。

qiguangtu123

上面那幾個兄弟，機(jī)器人結(jié)構(gòu)真的有那么復(fù)雜。國內(nèi)只是電機(jī)和減速機(jī)做不好而已

northcliff

ABB的開門機(jī)器人應(yīng)該就是。

灑家888

美國更高級機(jī)器人都出來了

☆西北光☆

一種基于SCARA機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計
摘 要：針對SCARA機(jī)器人在生產(chǎn)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，設(shè)計了一個結(jié)構(gòu)簡單、傳動精度高、操作方便的可以實現(xiàn)用多種控制方式(PC的遠(yuǎn)程控制，單片機(jī)的控制，開關(guān)量的控制等）控制的SCARA型機(jī)器人。

2 l1 @. K) f4 [  A9 B7 aSCARA機(jī)器人為平面關(guān)節(jié)型的機(jī)器人，它結(jié)構(gòu)簡單!體積小，重量輕，安裝方便!具有很好的通用性。而且動作迅速、定位精度高。CARA機(jī)器人一般采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，控制簡單，編程方便，廣泛應(yīng)用于電器、泵類等裝配工作中[1]。 本文針對試驗教學(xué)的需要，設(shè)計了一種新型的SCARA機(jī)器人。
9 Q) E5 o6 ?, u. o% z4 s6 r" x1 機(jī)器人機(jī)械臂的主要性能參數(shù)及計算
) R8 p6 y5 j/ O% u( j1.1 SCARA機(jī)器人機(jī)械臂的基本性能參數(shù)
根據(jù)本機(jī)器人的應(yīng)用要求，其主要的設(shè)計參數(shù)要求如下：
(1) 抓重：≤4kg
0 E; Y3 c. g' v(2) 自由度：4
(3) 運動參數(shù)：
大臂：±90。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤30。/s
小臂：±60。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤15。/s
* u9 u6 Q: `: \手腕回轉(zhuǎn)：±180。(回轉(zhuǎn)角度)，角速度≤60。/s
手腕升降：100mm(升降距離)，線速度≤0.01m/s
% s; V8 u5 F! v. J8 O6 @$ N1.2 主要參數(shù)計算
(1)第三關(guān)節(jié)采用同步齒形帶傳動，其參數(shù)計算如下：
" k/ i% U4 S7 W; e3 U2 _; h7 o設(shè) 計 功 率 Pd=KaP=0.32W(查 表 取Ka=1.6[2]；P=FV=0.2W；皮帶的線速度為0.01m/s,，皮帶負(fù)載為20N)
+ n% b1 l9 z+ U) V  P+ g同步帶的尺寸參數(shù)可根據(jù)設(shè)計功率和帶輪轉(zhuǎn)速及行程而定。
8 k4 y! L0 x1 [(2)步進(jìn)電機(jī)的選型計算
  v& K' x7 z) ]9 n' v* K* }機(jī)械臂的每個關(guān)節(jié)都是步進(jìn)減速電機(jī)驅(qū)動的（如圖1所示）。現(xiàn)以第三個自由度的電機(jī)為例說明電機(jī)選擇的方法。
啟動轉(zhuǎn)矩 T=2Jw+QV=0.2N·m( 角速度 ω=5.3r/s2,轉(zhuǎn)動慣量J=7.8×10－7kg·m2,負(fù)載質(zhì)量Q=2kg,同步帶及負(fù)載的線加速度ν=5.3×0.011m/s2)
考慮阻力等因素選擇的步進(jìn)減速電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩為0.2N·m×2 安全系數(shù))=0.4N·m。 所以電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩應(yīng)該≥0.4 N.m。
以同樣方式計算的電機(jī)的啟動轉(zhuǎn)矩為：
" K, f4 g& ^: b! |底座電機(jī)》＝0.6 N.m
& N; c* X3 F$ m% M8 h9 ?$ k第二關(guān)節(jié)電機(jī)≥0.5N.m
手腕回轉(zhuǎn)電機(jī)≥0.1N.m
2 機(jī)械臂結(jié)構(gòu)的設(shè)計[3]
+ N( ]! Q0 u. z* O" \1 S5 t: e2.1 總體結(jié)構(gòu)
本機(jī)械臂的設(shè)計根據(jù)應(yīng)用的要求把機(jī)構(gòu)的可靠性和結(jié)構(gòu)簡單作為設(shè)計的第一位考慮。從方案的確定，總體的設(shè)計，元器件的選用方面都遵循了以上的原則，確保了機(jī)械臂可靠正常的工作，同時具備良好的經(jīng)濟(jì)性和可維護(hù)性。
根據(jù)上述設(shè)計的原則，本機(jī)械臂采用了4關(guān)節(jié)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，即4自由度機(jī)器人.具體包括底座、大臂、小臂、腕部。第一、第二和第四關(guān)節(jié)直接采用步進(jìn)減速電機(jī)做傳動設(shè)備（轉(zhuǎn)動自由度)；第三關(guān)節(jié)采用同步帶傳動的方式（升降移動自由度）。
) |+ r, ]; s0 v3 ]3 V- U8 T機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的外形如圖1.
, s4 k( g9 _# s7 e
! F) @. L$ ?! F0 g) t+ Y: }' T2.2 傳動方案的選擇[4]
根據(jù)機(jī)械臂的設(shè)計原則及要求,我們初步選擇了兩種傳動方案。
: G1 e0 V7 s/ b7 O$ E$ Y（1）方案1
7 p) a# Q/ O' y$ h2 F第一、二、四自由度選擇減速步進(jìn)電機(jī)傳動，它精度高，傳動比高，效率高，噪音小，震動小，傳動部分的零部件都是標(biāo)準(zhǔn)件，容易購買，安裝方便。
7 @. S8 [# F& ]/ k9 c第三個升降自由度選擇同步帶傳動。它傳動精度高，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比恒定，傳動功率大，效率高，但安裝要求比較高，而且負(fù)載能力有限。
（2） 方案2
$ X+ T2 _- T8 T2 d/ d第二自由度采用二級同步齒形帶傳動， 但是安裝要求高!結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜。
第三自由度選擇步進(jìn)減速電機(jī)直接驅(qū)動絲杠螺母傳動，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，傳動精度高，而且絲杠具有自鎖的功能；但是速度不宜太高，而且相對同步齒形帶來說重量比較重，需要電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩更大，加工要求比較高。
$ X2 z5 h9 }# q+ l/ z其它自由度和方案1一樣。
% V6 _; q( P) X9 p* [9 w以上兩個方案從傳動上來看都是可以實現(xiàn)的。方案1在結(jié)構(gòu)上是最簡單的，所以比較容易實現(xiàn)；方案2結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工和安裝都比較困難。方案1用的標(biāo)準(zhǔn)件比較多，零部件比較少，所以容易加工和購買。綜合考慮，我們選擇方案1.
2.3 SCARA機(jī)械臂主要部分的結(jié)構(gòu)
: Y, p+ x8 s/ N1 b2 I1 B2 v（1）底座：如圖2所示，主要由兩部分組成（外殼和軸承套部分）。外殼材料采用 45鋼。底座的軸承可以承受軸向和徑向的力，這樣避免了電機(jī)過載。電機(jī)安裝在端蓋上，結(jié)構(gòu)簡單，加工安裝方便，材料用質(zhì)輕強(qiáng)度好的鋁合金。位于軸承套底部的電機(jī) 7通過對軸1的驅(qū)動，從而帶動了和軸1 固接的大臂的轉(zhuǎn)動.

（2）關(guān)節(jié)2：如圖3所示采用鋁合金材料，結(jié)構(gòu)簡單，外形簡潔美觀。軸承承受彎曲負(fù)載，保護(hù)了電機(jī)。電機(jī)輸出軸2轉(zhuǎn)動，帶動了軸6轉(zhuǎn)動，小臂和軸6是固接的，所以小臂也隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動二轉(zhuǎn)動。

- B3 k; h+ I2 N$ v9 ?! D6 X# m3 q（3）關(guān)節(jié)3：如圖4所示結(jié)構(gòu)簡單緊湊，材料也選擇比較輕的鋁合金。同步帶輪只需要采用一對軸承支撐，這樣既減輕了重量，結(jié)構(gòu)簡單。同時也可以滿足設(shè)計要求。電機(jī)1驅(qū)動同步帶輪轉(zhuǎn)動，同步帶輪帶動同步帶6以及和同步帶固接在一起的滑塊3作直線運動，從而驅(qū)動和滑塊3固接的機(jī)械手實現(xiàn)升降運動。導(dǎo)桿2起支持滑塊3的作用，使得滑塊和同步帶保持在同一水平面上。

3 驅(qū)動控制
該機(jī)械臂采用步進(jìn)減速電機(jī)做驅(qū)動器件，對機(jī)械臂的運動控制也就是對步進(jìn)減速電機(jī)的分布式控制。它可以采用開環(huán)和閉環(huán)的方式。閉環(huán)控制可以使機(jī)械臂的運動和輸入的指令期望的運動參數(shù)盡可能的吻合，但是控制部分和機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。開環(huán)控制方式就比
較簡單，而且在滿足電機(jī)不失步的情況下，電機(jī)的定位精度很高。因此機(jī)械臂的驅(qū)動控制可以采用開環(huán)控制，其開環(huán)控制系統(tǒng)模塊如圖5。
) g0 e+ F1 t5 A3 q8 ], G: R
PC主機(jī)通過RS232串口發(fā)送計時器參數(shù)和其他的控制參數(shù)，單片機(jī)控制器按照PC發(fā)送的參數(shù)通過驅(qū)動模塊驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的運行。進(jìn)而實現(xiàn)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械臂的控制。驅(qū)動模塊可以選用集成芯片UCN5804B[6]，它集成了包括：環(huán)形分配器、電流控制器、保護(hù)電路、放大驅(qū)動電路。結(jié)構(gòu)簡單可靠，同時用戶自己也可以設(shè)計各種電路對 電機(jī)進(jìn)行控制驅(qū)動[7]。
9 y/ T4 C0 Z  L4 小 結(jié)
0 ]0 e. W; y) l( ]# _6 ~% T5 O機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計對整個控制系統(tǒng)的性能有很大的影響， 因此其結(jié)構(gòu)的合理與精心設(shè)計是整個控制系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵之一。在結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計中，還要考慮各部分的彈性變形、摩擦、間隙和傳動誤差等問題。本文設(shè)計的機(jī)械臂機(jī)構(gòu)簡單，較容易控制?？梢詰?yīng)用在機(jī)器人控制試驗和教學(xué)等領(lǐng)域；加上合適的機(jī)械手爪還可以組成簡單的裝配的機(jī)械臂。如果在系統(tǒng)中加裝反饋裝置，還可以組成控制精度更高、系統(tǒng)更穩(wěn)定的閉環(huán)機(jī)器人控制系統(tǒng)?；诔杀炯熬鹊鹊目紤]，可選擇電位器實現(xiàn)位置的反饋[8]。

☆西北光☆

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岳桂志遠(yuǎn)

是的，國內(nèi)電機(jī)與行星減速機(jī)都不上檔次，別期望太高，ＡＢＢ的不錯，

pody@163.com

很好的資料