全自动焊接机械手偏重力矩对机器人的动态性能影响巨大。针对这一问题， 重点研究了机器人大臂弹簧平衡机构的优化设计方法，以便 限度地降低不平衡力矩。结合300kg码垛机器人设计实例，着重讨论了弹簧平衡机构的优化设计方法。结果表明，该方法可以有效降低不平衡力矩，提高码垛机器人的性能。
1、 优化设计
弹簧平衡机构主要作用是 限度平衡偏重 力矩，改善码垛机器人动力学性能。因此，需要采用优化设计方法，选择 优设计参数，使不平衡力矩Ｔ， 在整个工作空间内 小，同时减小驱动力矩的波动 万方数据 上海电气技术而使运动更加平稳；需要不平衡力矩ｔ的 值的 值 小，同时不平衡力矩的波动。码垛机器人
2、设计变量与约束条件
（1）由于弹簧平衡缸零部件结构强度要求，需保证弹簧拉力。
（2）为了保证大臂伺服电机具有良好的加减速性能，需要保证其克服不平衡力矩的值不超过其允 许的 值，即为伺服电 机所允许用于克服平衡力矩的 值。
3、优化结果
利用穷举法将设计变量的取值范 围按一定间隔等分，然后使用ＭＡＴＬＡＢ编程求解， 寻找目标函数厂的 小值，机器人大臂在弹簧平衡机构的作用下，第二轴 不平衡力矩由6670mm下降到7765mm，降幅高达８８．４％。弹簧平衡机构效果明显，大幅降低了第二轴的不平衡力矩，有效 提高了机器人的动态性能。 图５偏重力矩ｌｊ、弹簧力矩Ｍ及不平衡 力矩１ｊ随大臂转角０的变化情况。
4、结论
通过对码垛机器人大臂弹簧平衡机构优化设计方法的研究，得出以下结论。
（１）建立了弹簧平衡机构的力学模型，从而推导出偏重力矩、弹簧力矩、不平衡力矩与大臂转角 之间的关系；
（２）分析了对偏重力矩、弹簧力矩、不平衡力矩有重要影响的关键参数，并结合实际结构空间及安装工艺确定了其取值范围；
（３）采用优化设计方法，寻找 优参数，使不平衡力矩在整个工作范围内 小，同时减小驱动力矩的波动而使运动更加平稳；
（４）
全自动焊接机械手通过仿真计算偏重力矩、弹簧平衡力矩、不平衡力矩在工作范围内的分布情况。结果表明，该方法能有效降低不平衡力矩，大幅提高机器人的性能，从而验证了该设计方法的有效性。
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