机器人腰部旋转结构的设计

□ 胡艳凯 □ 徐瑞超

陕西国防工业职业技术学院 智能制造学院 西安 710300

1 设计背景

在“中国制造2025”政策引导下,机器人智能化得到了迅速发展,众多高校、科研机构、企业加大了对机器人产品的研发力度[1-3]。调研和分析目前应用比较广泛的机器人产品,发现主要存在三方面问题[4-5]。第一,目前市场上的机器人虽然功能强大,但是结构设计较为传统,对机器人腰部的研究和设计不多,大部分用机器人上肢与腿部的配合来代替腰部的功能。事实上,机器人腰部结构对整体稳定性的提升至关重要,可以补偿由上肢运动产生的质心偏移,提高整机稳定性[6-7]。第二,机器人产品的稳定性和核心部件的利用效率不高,复杂的控制系统使机器人整体稳定性较差,维修困难。一些产品的核心部件成本高昂,但只能完成某一个特定动作,核心部件的利用率低,使用性能无法充分发挥。第三,机器人结构设计创新性不高,大都是利用已存在的传统机械结构,不能与先进的软件匹配,导致机器人功能的发挥不稳定,产品的质量和使用寿命受到影响。

笔者对机器人腰部进行了创新性研究,设计了一种机器人腰部旋转结构,可以搭载不同的本体结构,适应不同的工作环境。

2 结构设计

笔者所设计的机器人腰部旋转结构主要特点为仅由一个伺服电机驱动,在机器人运转时,不改变伺服电机的转向,控制电磁离合器的状态,即可实现机器人左右旋转。机器人腰部旋转结构通过直齿轮传递运动和动力,通过锥齿轮传动改变运动的传递方向,搭配控制系统实现机器人的转动。……