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文档简介

1、机器人手臂的平衡机构垂直关节机器人手臂，一般都需要平衡装置，以减小驱动器的负荷和缩短启动时间。机器人所采用的平衡机构有以下几种：配重平衡机构配重平衡机构原理图见下图。Tnntar图配重平衡机构原理图图中m机器人手臂的质量i机器人手臂质量中心与关节回转中心之间的距离r力臂与水平面夹角M配重质量一配重质量中心至关节回转中心的距离如果m与M两个质心与关节回转中心在同一直线上，不平衡力R,R,R123配重平衡力矩C=Mglcos则静力平衡条件是C=CMi=ml这种平衡装置结构简单，平衡效果好，易于调整，工作可靠，但增加了机器人手臂的惯量与关节轴的载荷。一般在机器人手臂的不平衡力矩C比较小的情况下采用这

2、种平衡机构。下图为垂直关节机器人手臂配重平衡结构实例。图垂直关节机器人手臂平衡结构1电机2配重3丝杠弹簧平衡机构弹簧平衡机构及其工作原理，如下图所示。设：K为弹簧刚度，R为弹簧自由长度（RL-e），臂的不平衡力矩图弹簧平衡机构原理图m机器人手臂不平衡质量一弹簧在力臂上安装点至关节轴心0的距离e弹簧在关节轴座上方安装点Y相对关节轴中心O的偏心距离r一机器人手臂与水平面的夹角|机器人手臂质量中心至关节轴心0的距离cCC12式中C1-臂的静不平衡力矩Cmglcos,1C2-臂的惯性力矩CI2I臂对于关节轴的转动惯量臂运动的平均加速度弹簧的平衡力矩C=kie(R(1)静平衡条件C=kie(R(1)静平

3、衡条件Kle(1cos,=mglcos,因为e所以，可近似认为e2+12一2elsin,l这样，静平衡条件式可简化为Ke(lR)=mgl如果能满足这一平衡条件，则大臂在,=090及90180时，基本上都能保持平衡，残余不平衡力矩很小。OOO(2)动平衡条件C=C+C12Ke(lR)cos,=mglcos,+1s一般大臂的平衡弹簧设有两个，安装在机器人臂的两侧，每根弹簧只平衡不平衡力矩的一半。如果每根弹簧的刚度为k,则k=2k。这种弹簧平衡机构，结构简单、造价低、工作可靠、平衡效果好，易维修，因此应用十分广泛。例如上海III号机器人(见图)及HRGH2型机器人(见图)，都是采用弹簧平衡机构。活塞推杆平衡机构活塞推杆平衡机构原理图见图。图中F为活塞推力,F为衡定值。平衡力矩c按下式计算C=Flecos,(lcos,)2+(lsin,e)2不平衡力矩C=C+C121）静平衡条件CC1CC1图活塞推杆平衡机构原理图Flemgl(lcosy)2,(lsiny-e)2当(lcosy)2,(lsiny-e)2=l时y0这时，静平衡条件为C=F0这时，静平衡条件为Fe=mgl1）动平衡条件C=C+C12Fle1Fle(lcosy)2,(e-1siny)2活塞式平

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