[메카트로닉스] 역동기 설계 / 로봇팔 / 모터

소개

역동기의 설계 이론 및 설계방법을 설명한 레포트입니다.

목차

▶ 로봇팔의 설계(1자유도)
▶ 설계와 수순
1. 부하 관성 모멘트의 계산
2. 부하가속토크의 계산
3. 모터의 최고속도의 설정
4. 감속기의 설정
5. 부하관성축에서의 환산
6. 모터의 가선정
7. 모터선정의 변경

본문내용

▶ 로봇팔의 설계(1자유도)
- 구성
팔길이 : 300mm
질량 : 5kg
부하질랑: 팔선단에 5kg
아래와 같은 속도 패턴으로 역동하는 경우
감속기와 모터의 선정에 대하여 생각한다.

▶ 설계와 수순

1. 부하 관성 모멘트의 계산
모터랑 감속기부터 되는 Actuator unit으로부터 보면 팔과 팔 선단의 질량이 부하로 된다. 이 관성 모멘트 는 팔과 부하질량 형태의 효과를 무시하면 다음과 같은 계산을 할 수 있다.
(팔과 부하 질량의 형태 무시)
: 부하 질량
: 팔의 질량
l : 팔의 길이, 팔의 질량은 팔의 중앙에 집중된 것으로 생각한다.
위식에 =5(kg), =5(kg), l=0.3(m)를 대입하면 =0.5625(kg․㎡)이 된다.


2. 부하가속토크의 계산
1자유도 팔에서 팔은 수평이니까 관절에는 중력에 의한 토크는 작용하지 않는다. 또 부하질량은 바닥으로부터 분리되어있어 마찰력에 의한 토크도 무시 할 수 있다. 따라서 여기서는 팔과 부하질량을 가속하기 위해 필요한 토크를 생각한다. 질량을 가속하기 위해 필요한 토크는 부하의 관성 모멘트에 각가속도를 곱하는 값이 된다. 팔의 속도선도에서 속도패턴의 경우에는 0.1초 사이에 정지상태부터 매초 180°의 각가속도까지 가속할 필요가 있기 때문에 그 때의 각가속도는
=각가속도/시간=31.4(rad/)이된다. 따라서 부하의 가속토크 는 궤성모멘트 × 각가속도가 된다.

3. 모터의 최고속도의 설정
모터의 최고속도를 정격속도에서 선택하면, 그값은
로 설정한다.
max : acceleration torque, 즉 maximum torque는 max

4. 감속기의 설정
팔의 최대각속도는 180(°/s)=0.5(회전/s)=3.14(rad/s)이므로 모터의 최고속도에 상당한다. 따라서, 감속기의 감속비 R은 100(i=1/100)이 된다. 여기서 감속기로써 하모니크드라이브를 사용해서 catalog터 허용 최대토크, 감속비 허용최대 입역 회전수를 만족하는 형식을 선정하면 #의 하모니크드라이브가 적당한것을 알수 있다. 하모니크드라이브 20#의 특성식은 다음과 같다.

참고자료

· 없음