张小光，邓启超，许德章



重载焊接机器人刚度与变形分析

张小光，邓启超，许德章

本文对重载焊接机器人的传动系统进行分析，从其减速器、齿轮副、传动轴和伺服电机进行理论计算，求出各个传动机构的刚度。对机器人的大臂和小臂进行受力分析，求出所受力的大小。通过Simulation软件对应力变形进行了分析验证，为重载焊接机器人在性能分析和结构优化中提供理论基础。

刚度；静应力；运动学；动力学

在重载机器人设计中，刚度是一项重要的评价机器人性能指标的依据。目前，针对重载焊接机器人刚度方面的研究多数是单个部件分析或者通过建立刚度矩阵方程。重载机器人的刚度与重载机器人的尺度参数、界面参数和拓扑结构密切相关，所以细杆组成的连杆机构不一定比由粗杆组成的连杆机构的刚度要高[1]。机器人末端受到外力作用后会产生变形，其变形的大小与末端刚度和作用力的大小有关。因此，操作臂刚度的大小将影响机器人手臂的动态特性和定位精度[2]。本文通过对负载165KG重载焊接机器人各传动关节的刚度进行计算，并且利用Simulation软件进行了变形分析，从而验证了刚度与变形之间的关系，为提高机器人精度提供理论基础。

1 机器人本体刚度计算

1.1 重载焊接机器人的传动系统

重载焊接机器人各关节传动系统的传输路线如下表所示：

表1 重载焊接机器人各关节传输路线

前三个关节在电机和齿轮中间安装了RV系列的减速器，通过驱动齿轮来传递动力，使重载焊接机器人的主体、大臂和小臂进行回转，其回转的角度就是在运动学求解中的θ1、θ2和θ3。……