平行关节机械臂设计 - SUSTC-XLAB/iFood GitHub Wiki

                                     平面关节机械臂设计方案

摘要：3D打印机是近些年来比较火热的一项技术，该技术可以比较方便地定制特定的零件，传统的3D打印机往往采用多个直线滑台作为关键动力组成部分，在该项目中，我们使用了直线滑台结合平面关节机械臂的创新方案来实现这一功能，具有很大发展空间。 关键词：3D打印 平面关节机械臂 SCARA 直线滑台 步进电机

Abstract: 3D printer is a hot technology in recent years. This technology can customize specific parts easily. Traditional 3D printers often use multiple linear slides as key power components. In this project, we use the innovative scheme of linear slides combined with planar joint manipulators to achieve this work. Yes, it has great room for development.

成员：曾祥睿：绘制3D机械臂示意图，设计机械臂整体结构 李晨：查找零件资料以及规格，设计机械臂连接结构

背景原理

SCARA系统在x,y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作，例如将一个圆头针插入一个圆孔，故SCARA系统首先大量用于装配印刷电路板和电子零部件；SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件，如集成电路板等。如今SCARA机器人还广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。它的主要职能是搬取零件和装配工作。它的第一个轴和第二个轴具有转动特性，第三和第四个轴可以根据工作的需要的不同，制造成相应多种不同的形态，并且一个具有转动、另一个具有线性移动的特性。由于其具有特定的形状，决定了其工作范围类似于一个扇形区域。SCARA系统相比于传统的机械臂具有很多优势：由于其结构紧凑、灵活性大，可实现多自由度抓取、上下料，对周围干涉变小；占地面积小、工作空间大；可实现多自由度抓取、上下料；广泛应用于电子产品工业，汽车工业，塑料工业，药品工业和食品工业等领域。

  • 模型示意图

（曾祥瑞绘图）

该机械臂的主体部分将Z轴独立出来用两个平行的直线滑台实现，x/y轴平面的自由度由42闭环谐波减速电机和亚克力板构成机械臂完成，该装配体可以在一个平面内快速移动，同时重量主要加在竖直的轴上，因此具有客观的承重能力，步进电机可以保证其准确度。
  • 零件设计及装配 各个主要元器件之间的连接由以下连接件构成： 首先要将第一个步进电机固定在电机支架（如下图）上，然后由该亚克力板连接电机支架与直线滑台。

图2

（李晨查找并设计）

组合完成后该原件由8个有效深度为10mm的M4螺丝连接在直线滑台的滑块上其参数如下图所示：

（李晨查找并设计）

电机固定在支架上，采用4个3.5mm通孔的螺丝螺母，电机出轴直径10mm，完全可以通过支架的孔。 在电机支架下方固定如上图所示100603mm亚克力板，用来装限位开关。亚克力板打孔如下图所示：

（曾祥瑞绘图设计）

打孔参数与图4相同，此板用于固定限位开关。第一个42闭环谐波减速电机的法兰输出固定在碳纤维板上，碳纤维板打孔如下图：

（曾祥瑞设计）

一端的六个孔组成边长为11mm的正六边形，用来固定法兰输出；另一端组成边长为31mm的正方形，用来固定42闭环谐波减速电机，中间为半径11cm的通孔，用于把法兰输出固定在下一个碳纤维板的螺丝孔上。

报告链接：https://github.com/SUSTC-XLAB/iFood/blob/master/document/平行关节机械臂设计方案.docx