今天分享機器人的工作空間是如何影響其末端夾持機構(gòu)的設(shè)計的，還與機器人的工作對象和負載的關(guān)系都分不開的，文中附有詳細圖解。

一、機器人的工作對象和負載

機器人的工作對象為輪胎，如圖1所示，包括生胎和成品胎；二者在性質(zhì)和尺寸上都有差別，生胎較軟，成品胎較硬，成品胎較生胎外圈直徑較大、內(nèi)圈直徑較小、高度較小。每個輪胎凈重約為3Kg。此外，由于成品胎與模具黏合較緊，取胎時輪胎對機器人末端夾持機構(gòu)有500~600N 的沖擊力。

圖1

二、機器人的工作空間

如圖2為機器人工作相對位置圖，圖3為相對高度圖。

圖2

圖3

三、機器人總體結(jié)構(gòu)設(shè)計

輪胎裝卸機器人采用圓柱型工業(yè)機器人，直線部分可采用液壓驅(qū)動，可輸出較大的動力，能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。下圖機器人具有三個自由度，即兩個移動副、一個旋轉(zhuǎn)副：底座與其他部分之間為移動副、腰部與底座間為旋轉(zhuǎn)副、小臂與大臂之間為移動副。

圖4 機器人主要結(jié)構(gòu)圖

四、機器人末端夾持機構(gòu)的設(shè)計

機器人本體是機器人末端夾持機構(gòu)運動到定點的基礎(chǔ)，而機器人手爪（末端夾持機構(gòu)）是機器人勝任預(yù)期任務(wù)的基礎(chǔ)，因此設(shè)計三套機構(gòu)：內(nèi)撐機構(gòu)用于完成抓取和定型、下壓機構(gòu)用于完成生胎安放、外推機構(gòu)和內(nèi)撐機構(gòu)共同完成成品胎抓取。

4.1內(nèi)撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計

由于必須使輪胎內(nèi)徑完全與夾持機構(gòu)相接觸，所以通過內(nèi)撐力使輪胎定型。內(nèi)撐機構(gòu)由五個相同的連桿機構(gòu)組成，并呈圓形排列。每個連桿機構(gòu)由三個連桿組成，但機構(gòu)曲柄由一圓盤代替，因此可視為一個四連桿機構(gòu)。

圖5 內(nèi)撐機構(gòu)示意圖

4.2下壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計

內(nèi)撐結(jié)構(gòu)抓起輪胎之后，其中的五個圓弧會構(gòu)成一個整圓與輪胎內(nèi)徑完全接觸。當輪胎運送至模具上方后，氣缸收縮，此時由于生胎較為柔軟，會立即變形，無法順利進入模具。因此設(shè)計下壓機構(gòu)，用一個雙滑塊機構(gòu)實現(xiàn)水平方向運動與豎直方向運動的轉(zhuǎn)換。

圖6 下壓機構(gòu)示意圖

4.3外推機構(gòu)的設(shè)計

外推機構(gòu)由三組推手組成，每組推手有兩個推動裝置。其中一個由氣缸推動直接前進；另一個由氣缸、平行四邊形機構(gòu)、雙滑塊機構(gòu)組成，沿橢圓曲線作平動。控制兩個推動裝置動作的時序，可以完成抓取任務(wù)。

圖7 外推機構(gòu)示意圖

4.4夾持機構(gòu)總體效果

圖8 正視圖

圖9 俯視圖