PLC步进电机驱动的单轨道平面关节型机器人设计+CAD图纸(5)
常用的机器人驱动方式主要有液压驱动、气压驱动以及电气驱动三种。
（1） 液压驱动。液压驱动以液体作为工作介质通过将电能转换为液压能并用电磁阀改变压力油的流向从而使液压驱动执行机构运动。液压驱动输出功率大、精度高、速度快并且运行平稳。但液压驱动方式需要独立的液压源且液体易泄漏，设备难于小型化。因此不能满足本设计机器人驱动装置重量轻体积小的要求。
（2） 气压驱动与液压驱动的工作原理相似。气压驱动采用压缩空气作为工作介质，具有工作速度快、成本低以及无泄漏污染等特点。但功率较小、动作不够平稳且不易小型化难于实现精确控制。然而机器人一般需要有较高的工作精度和较大的驱动功率。因此，气压驱动作为机器人的驱动方式也具有一定的局限性。液压驱动和气压驱动多用于早期的工业机器人。
（3） 电气驱动。它是将电能转变成电磁力，并用该电磁力驱动执行机构运动的。电气驱动的功率、大控制精度高、响应快、操作简便且无污染。这些特点较好地满足了机器人的设计要求。因此，电气驱动成为目前机器人的主要驱动方式。其中控制用电机是最常用的执行元件。在本次毕业设计中，运用的是步进电机来进行驱动工作，之所以会选择步进电机，有其自身的优势确定可以得知。要求准确以及快速并且能够比较好的制动，因此选用步进电机来进行驱动。
3 机械本体设计
3.1 导轨部件
图3.1 导轨部件图
如图3.1所示导轨部件是由多个零件通过螺钉连接而成。
驱动部分选取56BYG250CN-0501型步进电机，其通过螺钉连接在联轴器箱体侧面。选取凸缘联轴器，其制造方便，成本较低，工作可靠，装拆、文护均较简便，传递转矩较大，能保证两轴具有较高的对中精度。联轴器连接后连接一电磁制动器，其断电制动性能来保证系统的运行精确性。丝杠由左右一对支撑座来进行支撑，并且选取一对圆锥滚子轴承作为丝杠的径向支撑件。丝杠螺母选取拧入螺旋式，结构方便、成本较低。导轨与丝杠水平平行布置，其由螺钉固定在底板上。滑块与其上的连接板用螺钉进行固定以使滑块带动连接板一起水平方向进行左右移动。丝杠螺母通过一连接件与其上连接板相连接如下图所示：
图3.2 丝杠螺母与上连接板的连接
丝杆螺母的螺纹部分旋入开有螺纹的连接件孔中。连接件通过螺钉与其上连接板相连接。步进电机的转动通过丝杠螺母传至连接件到其上连接板，连接板带动滑块从而使其连接板在水平方向上做滚动摩擦运动，从而大大降低了此运动过程中的摩擦。则降低了步进电机的功率需求。
3.2 基座部件
基座部件结构相对比较复杂，其设计可满足两个运动自由度。
图3.3 基座整体布局图
3. 2 .1 主轴的上下移动
滚珠丝杠垂直布置。其安装采用固定-固定型，来适应其高精度的要求。该形式两端分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两轴承副共同承担，从而提高传动刚度。在此定位要求较高的场合可以根据受力情况和丝杆的热变形所引起的误差通过调节其两端的端盖垫片数目来进行调节。本设计中采用丝杠固定、螺母旋转的方式。螺母一边转动，一边沿固定的丝杠移动。在本设计中，由于丝杆不动，可避免受临界转速的限制，从而避免了细长滚珠丝杆高速转动时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活，可实现的转速较高。本设计需对丝杆施加一定的预紧力，从而提高丝杠支撑刚度，补偿丝杠的热变形。
驱动部分选取56BYG250D-0241型步进电机一级齿轮驱动。从而减少了驱动链的长度，提高了传动的精度。