七自由度柔性机械臂机构说明Word下载.docx
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(图三)胡克定律是力学基本定律之一。
适用于一切固体材料的弹性定律,它指出:
在弹性限度内,
在弹性材料在弹性限度内
物体的形变跟引起形变的外力成正比。
这样增加了力的反馈测量。
形变时,测得其形变量,从而计算出受力与关节下方所处的位置。
1.先进行测试
图三
四、机械臂的具体设计方案,(图四)
五、各关节的受力分析:
基本尺寸图(图五)
L1=426mn,L2=293mn,
六、马达的初选
谐波减速器的优点:
Harmonic减速器结构简单,体积小,重量轻、啮合的齿数多、承载能力大、运动精度
高、运动平稳、间隙可以调整、传动效率高、同轴性好、可实现向密闭空间传递运动及动力。
瑞士Maxon电机优点:
轴向窜动和径向跳动小、温度范围大、回差小等,并且电机型号全编码器与抱闸与控制器配
套全面。
瑞士Maxon电机与日本Harmonic谐波减速器选型需求
示例图片:
图六
马达1:
EC90flat90W扭力:
4.67nm0.387nm;
转速:
3190rpm;
重量:
648g减速器1:
CSG-25-160减速比:
1:
160;
最大扭力:
314nm正常:
176nm重量:
420g马达2:
EC-4polemax30200W扭力:
3.18nm0.112nm;
17000rpm;
300g减速器2:
420g马达3:
ECmax40170W扭力:
2.66nm0.16nm;
9840rpm;
580g减速器3:
CSG-17-120减速比:
120;
扭力最大:
112nm正常:
70nm重量:
150g马达4:
EC45flat70W扭力:
0.82nm0.13nm;
4840rpm;
110g减速器4:
CSG-20-160减速比:
191nm正常:
120nm重量:
280g马达5:
EC-4polemax30100W扭力:
1.24nm0.063nm;
17800rpm;
210g减速器5:
CSDSHD-17-100减速比:
100;
71nm正常:
37nm;
100g马达6:
0.13nm0.17nm;
4840rpm重量:
110g减速器6:
CSF-11-100减速比:
25nm;
正常:
11nm;
50g马达7:
1.24nm0.063nm;
210g减速器7:
CSF-11-100最大扭力:
25nm;
11nm重量:
50g说明:
EC45flat70W要更换为EC-I4070W+MR
七、受力分析:
有效扭力计算公式:
(堵转-连续)*0.3+连续
质量分配:
设大臂小臂均为,外径D=110mm假设主体为外壁壁厚为L=5mn的铝壳,长度为H=250mm
则体积为:
412cm3,铝的密度2.7g/cm3,外壳质量为1.1kg
大臂部分质量有马达3(580g)减速器(150g),外壳(1.1kg);
小臂部分有马达4567(110g,
210g,110g,210g),减速器4567(280g,100g,50g,50g),外壳(1.1kg);
手部主要是灵巧手的质量设为1kg;
外加假设载荷6kg。
质量分配示意图如:
图七
J1
G2
G3
图五
则可得G1=0.58+0.15+1.1=1.83kg;
G2=(0.11+0.21+0.11+0.21
)+(0.28+0.1+0.05+0.05)+1.1=2.22kg
G3=1+6=7kg
则大臂最大转动惯量大臂M仁g*G1*L4/2=9.8*1.83*0.442/2=3.96nm
小臂M2=g*G2*L2/2=9.8*2.22*0.293/2=3.19nm
手M3=g*G3*L3=9.8*7*0.108=7.55nm
总惯量为大臂处M1总=M1+g*G2*(L2/2+L4)+g*G3*(L3+L2+L4)
=3.96+9.8*2.22*(0.293/2+0.442)+9.8*7*
(0.108+0.293+0.442)
=3.96+12.8+57.83=74.59nm
小臂处M2总=M2+g*G3*(L3+L2)=3.19+9.8*7*(0.108+0.293)=30.70nm
八、马达型号确认:
马达1:
扭力:
4.67nm0.387nm,减速比:
160,最大扭力:
314nm;
176nm则扭矩为,747nm,61.92nm包含M1总的74.59nm
马达2:
减速比:
160最大扭力:
176nm;
则扭矩为,190.8nm,17.92nm包含M1总的74.59nm
马达3:
2.66nm0.16nm;
112nm;
70nnm则扭矩为,319.2nm,19.2nm包含M2总30.70nm
马达4:
191nm;
120nm;
则扭矩为,131.2nm,20.8nm包含M2总30.70nm
马达5:
1.24nm0.063nm;
71nm;
则扭矩为,124nm,6.3nm包含M37.55nm
马达6:
0.82nm0.13nm;
则扭矩为,82nm,13nm大于M37.55nm
马达7:
结论:
马达参数没有异常。
马达报价:
马达一EC90flat90W+HEDL5540公开单价5982rmbCSG-25-160-2A-GR公开单价13246rmb马达二EC-4polemax30200W+MR公开单价7372rmbCSG-25-160-2A-GR公开单价13246rmb马达三EC40170W+HEDL5540公开单价6259rmbCSG-17-120-2A-R公开单价9238RMB马达四EC45flat70W(最好用EC-I4070W+MR)公开单价4302rmbCSG-20-160-2A-GR公开单价11019rmb
马达五EC40170W+HEDL5540公开单价6259rmbCSDSHD-17-100-2A-R公开单价8393RMB马达六EC45flat70W(最好用EC-I4070W+MR)公开单价4302rmbCSF-11-100-2A-R公开单价5308RMB
马达七EC-4polemax30100W+MR公开单价6587rmbCSF-11-100-2A-R公开单价5308rmb电机是1-4台的价格,大概有7个点幅度,谐波需要和日本确认后,日本才能给我们正式offer,我给你的价格是我别的项目时价格,作为参考,一般有10个点的浮动
如果电单套数量5台,公开价还要低
Harmonic
九、各运动角度计算:
序号
名称
角度大小a
角度范围B
备注
①
肩关节旋转
180°
<
a1<
225°
31=-135。
〜90°
外向内
②
肩关节上下
90°
<
a2<
120°
32=-90°
〜15°
前向后
③
上臂旋转
a3<
150°
33=90°
270°
④
肘关节
a4<
150°
34=0°
〜
⑤
小臂旋转
a5<
120°
35=0°
⑥
腕关节上下
a6<
36=-90°
〜45°
⑦
腕关节左右
40°
a7<
90°
37=-30°
〜30°
上向下
十、结构模型说明
臂转动关节7,关节四弹性材料关节七12,关节七弹性材料
关节二连杆5,大臂6,
8,关节五9关节六弹性材料10,关节六连杆11
整体图
与身体连接法兰
轴承固定零件
柔性材料腔体
抬大臂活动连杆
r!
£
柔性材料驱动
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- 自由度 柔性 机械 机构 说明