焊接機器人三維防碰撞力傳感器的設(shè)計

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展， 機器人已越來越多地被用來代替人從事復(fù)雜、煩瑣、環(huán)境危險的工作 ， 它們不僅減輕了人的勞動強度， 而且還大大提高了生產(chǎn)效率， 有力地促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展。焊接機器人， 特別是多自由度的串聯(lián)焊接機器人， 具有體積小、運動靈活等特點 ， 可以實現(xiàn)復(fù)雜的空間運動， 帶動焊槍即可以完成復(fù)

　　形狀的焊接任務(wù) ， 在現(xiàn)代汽車、飛機、輪船等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。本文在研究 6 自由度串聯(lián)焊接機器人過程中， 設(shè)計研制了一種 3 自由度的防碰撞力傳感器， 將其安裝在焊接機器人末端可以有效地防止工作中因碰撞而損壞機器人的事故發(fā)生。此外， 該傳感器還可以用于其它設(shè)備執(zhí)行器末端， 實現(xiàn)對設(shè)備的保護。

　　1 防碰撞傳感器的設(shè)計

　　圖 1 所示為三維力傳感器的模型 ， 其由殼體、端蓋、導(dǎo)向軸、壓力彈簧、輸入軸、滾珠及滾珠導(dǎo)向環(huán)、楔形機構(gòu)及觸點開關(guān)等組成。圖 2 所示為傳感器與自動焊槍的裝配示意圖。其工作原理是， 當自動焊槍頭與工件發(fā)生碰撞后， 相互間產(chǎn)生的接觸應(yīng)力便通過輸入軸傳遞到導(dǎo)向軸， 進而擠壓彈簧收縮， 帶動楔形塊沿- Z 方向運動， 并與觸點開關(guān)接觸， 當導(dǎo)向軸超過某一位移后 ， 觸點開關(guān)接觸導(dǎo)通 ， 發(fā)出電信號 ， 使機器人停止工作 ， 從而對機器人起到保護作用。該傳感器體積小， 結(jié)構(gòu)簡單， 其最大的優(yōu)點是可根據(jù)實際需要， 通過更換不同剛度的彈簧來保證在不同碰撞力情況下實現(xiàn)對設(shè)備的保護， 使損失降到最低。