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機(jī)器人小臂的受力狀況一般是這樣的:由于在設(shè)計(jì)機(jī)器人本體時(shí),要考慮工作伸展范圍及動(dòng)態(tài)受力狀態(tài),如果分配不均勻的話,可能會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)很大的運(yùn)動(dòng)慣量,給機(jī)器人帶來不必要的震蕩力;另外還有就是裝在機(jī)器人手腕上的末端執(zhí)行器的長(zhǎng)度和機(jī)械慣量。從綜合方面的考慮機(jī)器人小臂與大臂的配比關(guān)系是:小臂稍短于大臂幾十公分,以利于加裝上執(zhí)行器后機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量平衡,盡量消除本體震動(dòng)。
由于小臂自身有重量及長(zhǎng)度,并且是一端與大臂鉸連。在進(jìn)行力學(xué)靜力分析時(shí),我們會(huì)將鉸鏈看成固定的,小臂看成單邊固定的懸臂梁,受力點(diǎn)畫在離固定點(diǎn)最遠(yuǎn)端,箭頭向下;這個(gè)力的大小就是:與小臂相連的手腕的重量+末端執(zhí)行器的重量+(小臂自身重量 X(3/4))+引力。
當(dāng)我們畫出受力圖及彎矩圖時(shí)發(fā)現(xiàn):影響小臂受力彎曲大小的力是來自于手腕的重量和末端執(zhí)行器的重量的和。
當(dāng)我們將小臂和手腕、末端執(zhí)行器看成一體,畫受力圖及彎矩圖時(shí)發(fā)現(xiàn):由于懸臂梁的伸長(zhǎng),受力點(diǎn)隨著桿件的增長(zhǎng)向固定點(diǎn)遠(yuǎn)端移動(dòng),彎矩加大,并伴有剛體本身的彈性增大;這是不利于機(jī)器人在空間運(yùn)動(dòng)、定位控制的。
當(dāng)我們將鉸鏈看成活動(dòng)鉸接時(shí),進(jìn)行動(dòng)態(tài)受力分析時(shí),情況就完全不同了,有時(shí)在做靜力分析時(shí)是滿足要求的條件在這里卻成了要解決的難題。
樓主可否試著將諧波減速機(jī)與小臂、手腕、執(zhí)行器加在起來畫受力圖分析一下,再將諧波減速機(jī)的柔輪看成活鉸畫受力圖與變矩圖,看看是個(gè)什么情形,然后再定減速機(jī)。
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