4.2.1.1三自由度机械结构设计

当下工业喷涂机器人的机构类型主要有4种，分别为:笛卡尔坐标式结构、圆柱坐标式结构、球坐标式结构和链式坐标结构等。4种机械结构类型各有特点，结合喷涂防盗门类的大型工件的往复直线运动和快速定位特点，以及刚度与运动耀合等各方面综合考虑，直角坐标式结构在喷涂防盗门机器人中应用最为合适。确定X轴为水平方向，Y轴为垂直方向，Z轴为垂直于XY平面先后进给方向。 三自由度机械结构如图4.2所示， 喷涂机器人现场对于防盗门的运输采用悬挂式生产线，喷涂机器人的X轴Y轴能进行水平方向垂直方向进行大范围的循环往复功能。故喷涂机器人机械机构对三自由度的空间位置机构要求为能快速往复运行且有一定结构刚度与惯量。因此设计空间位置机械结构为水平垂直方向与前后进给方向。水平与垂直方向采用上下双边直导轨平行支撑方式，提高机械结构刚性与强度。 4.2.1.2二自由度腕关节机械手设计 喷涂机器人在喷涂过程中，对不同的工作面进行作业，此处需要通过机械手来完成改变喷枪方向的工作。当下工业机器人的手腕机构主要有三种，分别为:能绕手臂轴线方向旋转的转臂结构，能使末端执行器相对摆动的腕摆结构和能使末端执行器绕自身轴线方向转动的手转结构。 具体二自由度转角控制机构类型如图4.3所示， 在喷漆过程中，防盗门需进行防盗门正面及侧面的喷涂作业。故在满足喷漆要求的前提下，考虑可维护性进行的模块化设计的情况下兼顾可靠性与经济性，尽可能的简化喷枪转角机构设计。故在喷涂机器人机械结构设计中，选用三自由度位置结构中的z轴作为手臂，以绕手臂所在轴线做滚转运动的坐标为R轴，以相对于Z轴轴线弯转运动的坐标作为P轴。

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