時間:2023-02-02 09:18:46來源:世界先進制造技術(shù)論壇
傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人基本構(gòu)成
傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人主要由本體結(jié)構(gòu)件、減速器、伺服電機、控制器等構(gòu)成。
本體結(jié)構(gòu)件
工業(yè)機器人本體由旋轉(zhuǎn)機座,大臂,小臂等部位組成,是機器人外面最直接的機械結(jié)構(gòu)。機器人本體結(jié)構(gòu)件包含鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、結(jié)構(gòu)鋼等多種材質(zhì)。
減速器
減速器用于承載機器人各個關(guān)節(jié)的載荷,電機輸出的高轉(zhuǎn)速低扭矩通過減速器后形成低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩,從而提升機器人各軸的輸出力矩,使得機器人可以承受較大的負載。機器人對減速器的要求很高,需要減速器體積小、質(zhì)量小、減速比大、精度高、抗沖擊等。
目前大量應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人的減速器主要有兩種:一種是RV減速器,另一種是諧波減速器。RV減速器因具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度,一般被放置在大臂、肩部等重負載位置;諧波減速器則被放置在小臂及手腕部。
驅(qū)動控制系統(tǒng)
驅(qū)動控制系統(tǒng)主要用于控制機器人按照設(shè)定的運動參數(shù)進行運動。其主要包含伺服驅(qū)動器、伺服電機和控制器。
(1)伺服電機主要用于驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié),要求具備最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍;
(2)伺服驅(qū)動器是驅(qū)動伺服電機進行運動的裝置,根據(jù)控制器的指令,伺服驅(qū)動器給予伺服電機相應(yīng)的電流,從而保證伺服電機按照需求的運動速度、加速度、運轉(zhuǎn)位置等條件進行運動,從保證機械臂的運動達到設(shè)定要求。
(2)控制器可對其內(nèi)部參數(shù)進行人工設(shè)定而實現(xiàn)對機器人的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。
六軸串聯(lián)機器人“軸”作用
傳統(tǒng)六軸工業(yè)機器人一般有6個自由度,常見的包含旋轉(zhuǎn)(S軸),下臂(L軸)、上臂(U軸)、手腕旋轉(zhuǎn)(R軸)、手腕擺動(B軸)和手腕回轉(zhuǎn)(T軸)。6個關(guān)節(jié)合成實現(xiàn)末端的6自由度動作。
一軸:第一個軸是連接底座的部分,承載著整個機器人的重量和和底座的左右轉(zhuǎn)動;
二軸:控制機器人大臂的前后擺動;
三軸:控制機器人小臂的前后擺動;
四軸:控制機器人小臂旋轉(zhuǎn);
五軸:控制和上下微調(diào)機械手手腕的轉(zhuǎn)動,通常是當產(chǎn)品抓取后可以進行產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)的動作;
六軸:用于末端夾具部分的旋轉(zhuǎn)功能,可更精確定位到產(chǎn)品。
TIps
根據(jù)應(yīng)用場景不同,手腕部分也有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。B(bend)表示彎曲結(jié)構(gòu),R(revolve)表示轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。
六軸串聯(lián)機器人優(yōu)劣勢
優(yōu)勢
結(jié)構(gòu)緊湊,安裝占地面積小;
靈活性好,手部到達位置范圍大,具有較好的避障性能;
沒有移動關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)密封性能好,摩擦小,慣量小;
關(guān)節(jié)驅(qū)動力小,能耗較低。
劣勢
運動過程中存在平衡問題,控制存在耦合;
當大臂和小臂舒展開時,機器人結(jié)構(gòu)剛度較差;
控制運動過程中存在奇異點,使用及控制算法需規(guī)避。
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