焊接機(jī)器人三維防碰撞力傳感器的設(shè)計(jì)

　　隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展， 機(jī)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(xiǎn)的工作 ， 它們不僅減輕了人的勞動(dòng)強(qiáng)度， 而且還大大提高了生產(chǎn)效率， 有力地促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。焊接機(jī)器人， 特別是多自由度的串聯(lián)焊接機(jī)器人， 具有體積小、運(yùn)動(dòng)靈活等特點(diǎn) ， 可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)， 帶動(dòng)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(jī)、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(jī)器人過程中， 設(shè)計(jì)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(jī)器人末端可以有效地防止工作中因碰撞而損壞機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)。

　　1 防碰撞傳感器的設(shè)計(jì)

　　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(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)開關(guān)等組成。圖 2 所示為傳感器與自動(dòng)焊槍的裝配示意圖。其工作原理是， 當(dāng)自動(dòng)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(jìn)而擠壓彈簧收縮， 帶動(dòng)楔形塊沿- Z 方向運(yùn)動(dòng)， 并與觸點(diǎn)開關(guān)接觸， 當(dāng)導(dǎo)向軸超過某一位移后 ， 觸點(diǎn)開關(guān)接觸導(dǎo)通 ， 發(fā)出電信號(hào) ， 使機(jī)器人停止工作 ， 從而對(duì)機(jī)器人起到保護(hù)作用。該傳感器體積小， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 其最大的優(yōu)點(diǎn)是可根據(jù)實(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的保護(hù)， 使損失降到最低。