哈工大120kg负载工业机器人的开发.pdf

于殿勇等 :120kg 负载工业机器人的开发 120kg 负载工业机器人的开发① ② 于殿勇 　李瑞峰 　孙立宁 　高晓辉 ( 哈尔滨工业大学机器人研究所 　哈尔滨 150001) 摘　要 　研制开发了 120kg 负载的工业机器人 ,并对其运动性能进行了分析。阐述了研 制该机器人需要考虑的几个关键问题 ,如腰转设计 ,大臂设计 ,小臂和腕转设计等。这对 工业机器人研制开发具有一定的意义。 关键词 　机器人 ,点焊 ,搬运 为应用背景 ,面向负载 120kg 工业机器人通用产品 0 　引言 对象。设计开发时主要考虑机器人的合理性 ,实用 性 ,可靠性 ,先进性 ,经济性等因素 ,使机器人应用达 工业机器人是典型的机电一体化的高技术产 到更高水平。如图 1 所示为该机器人的机构原理简 品 ,在许多生产领域对提高生产的自动化水平 ,提高 图 ,图中 S 轴为机器人的腰转运动 ,L 轴驱动机器人 劳动生产率、产品质量、经济效益 ,及改善工人作业 大臂前后摆动 ,U 轴驱动机器人小臂上下摆动 ,L 轴 条件等方面起到不可替代的作用[1 ] 。许多劳动条 和 U 轴复合运动使机器人末端点达到其工作空间 件恶劣 ,要求生产质量稳定的场合使用工业机器人 内同一平面上的任意一点。再加上S 轴的转动可以 是社会发展的必然趋势。国外工业机器人技术已经 使末端点达到机器人工作空间内的任意一点。R 轴 趋于成熟 ,应用领域相当普及 , 已制作出各种型号的 沿小臂轴转动 ,为腕转运动 ,B 轴垂直小臂轴摆动 , 机器人 ,可完成点焊 ,弧焊 ,切割 ,搬运 ,装配等各种 为腕摆运动 , T 轴沿B 轴转动以后的轴线转动 ,为手 工作[2 ,3 ] 。但在我国 ,工业机器人的应用还只在起 转运动。R 轴 ,B 轴和 T 轴轴线互相正交于大臂和 步阶段 ,离工业机器人在我国工业生产中广泛应用 小臂轴线所确定的平面内一点。此种传动方式为典 还有较长的一段距离。为尽快缩短与工业先进国家 型的欧拉腕结构。R 轴 ,B 轴和 T 轴复合运动实现 在工业机器人应用方面的差距 , 目前许多大专院校 机器人末端点空间任意姿态。 和科研单位不断地进行着研究、探索和实践 ,经过多 年的努力已经研制出几种不同负荷的工业机器人样 机 ,有的在工业生产中得到了部分应用 ,但都没有达 到能够进行工业化生产的程度。1999 年哈尔滨工 业大学机器人研究所承担了国家科委“863 ”计划智 能机器人主题 ———工业机器人自动化应用工程专题 项目 ,研制可以搬运负载质量为 120kg 的 6 自由度 关节式工业机器人 ———HT120 点焊机器人 ,并实现 其产业化。经过一年多的努力 ,完成了该机器人设 计 ,制作 ,调试试验的全过程。目前 ,该机器人已经 在一汽集团红旗轿车焊装线中得到应用。本文对该 项研究成果进行了总结。 图 1 　机器人机构原理简图 1 　机器人总体描述 图 1 中小臂驱动电机和减速机安装在L 轴上 , 通过一平行四连杆机构将运动和动力传递到小臂 HT120 点焊机器人是以一汽红旗轿车焊装线 上。这种设计的优点是将小臂驱动安装在大臂下 ① (