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工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3~6個運動自由度,其中腕部通常有1~3個運動自由度;驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu),用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號,并進(jìn)行控制。
工業(yè)機(jī)器人按臂部的運動形式分為四種:
直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動;
圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作;
球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;
關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。
對于這些大家熟知的工業(yè)機(jī)器人機(jī)哥就不再啰嗦,今天我們來細(xì)分一下工業(yè)機(jī)器人的四大類,看看你最熟悉的是哪一種?
多軸機(jī)器人
多軸機(jī)器人又稱單軸機(jī)械手,工業(yè)機(jī)械臂,電缸等,是以XYZ直角坐標(biāo)系統(tǒng)為基本數(shù)學(xué)模型,以伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動的單軸機(jī)械臂為基本工作單元,以滾珠絲桿、同步皮帶、齒輪齒條為常用的傳動方式所架構(gòu)起來的機(jī)器人系統(tǒng),可以完成在XYZ三維坐標(biāo)系中任意一點的到達(dá)和遵循可控的運動軌跡。
多軸機(jī)器人采用運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對其的驅(qū)動及編程控制,直線、曲線等運動軌跡的生成為多點插補(bǔ)方式,操作及編程方式為引導(dǎo)示教編程方式或坐標(biāo)定位方式。
SCARA機(jī)器人
SCARA機(jī)器人是一種圓柱坐標(biāo)型的特殊類型的工業(yè)機(jī)器人。SCARA機(jī)器人有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),其軸線相互平行,在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié),用于完成末端件在垂直于平面的運動。手腕參考點的位置是由兩旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的角位移φ1和φ2,及移動關(guān)節(jié)的位移z決定的,即p=f(φ1,φ2,z),如圖所示。這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快,例如Adept 1型SCARA機(jī)器人運動速度可達(dá)10m/s,比一般關(guān)節(jié)式機(jī)器人快數(shù)倍。它最適用于平面定位,垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。
XY方向坐標(biāo)(前后左右)
Z方向坐標(biāo)(上下)
坐標(biāo)機(jī)器人
坐標(biāo)機(jī)器人是能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關(guān)系的、多用途的操作機(jī)。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動。坐標(biāo)機(jī)器人采用運動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對其的驅(qū)動及編程控制,直線、曲線等運動軌跡的生成為多點插補(bǔ)方式,操作及編程方式為引導(dǎo)示教編程方式或坐標(biāo)定位方式。
作為一種成本低廉、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單的自動化機(jī)器人系統(tǒng)解決方案,坐標(biāo)機(jī)器可以被應(yīng)用于點膠、滴塑、噴涂、碼垛、分揀、包裝、焊接、金屬加工、搬運、上下料、裝配、印刷等常見的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,在替代人工,提高生產(chǎn)效率,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量等方面都具備顯著的應(yīng)用價值。
串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)器人
串聯(lián)機(jī)器人其串聯(lián)式結(jié)構(gòu)是一個開放的運動鏈,其所有運動桿并沒有形成一個封閉的結(jié)構(gòu)鏈。串聯(lián)機(jī)器人的工作空間大,運動分析比較容易可以避免驅(qū)動軸之間的耦合效應(yīng)。但其機(jī)構(gòu)各軸必須要獨立控制,并且需要搭配編碼器和傳感器來提高機(jī)構(gòu)運動時的精準(zhǔn)度。
而并聯(lián)機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機(jī)器人在應(yīng)用上構(gòu)成互補(bǔ)關(guān)系,它是一個封閉的運動鏈。并聯(lián)機(jī)器人不易產(chǎn)生動態(tài)誤差,無誤差積累精度較高。另外其結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定,輸出軸大部分承受軸向力,機(jī)器剛性高,承載能力大。但是,并聯(lián)機(jī)器人在位置求解上正解比較困難,而反解容易。
2由度并聯(lián)機(jī)器人
3自由度并聯(lián)機(jī)器人
3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)種類較多,形式較復(fù)雜,一般有以下形式:
平面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),如3-RRR機(jī)構(gòu),它們具有2個移動和一個轉(zhuǎn)動;
球面3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),如3-UPS-1-S球面機(jī)構(gòu),該類機(jī)構(gòu)的運動學(xué)正反解都很簡單,是一種應(yīng)用很廣泛的3維移動空間機(jī)構(gòu);
空間3自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu),如Delta并聯(lián)機(jī)器人,這類機(jī)構(gòu)屬于欠秩機(jī)構(gòu),在工作空間內(nèi)不同的點其運動形式不同是其最顯著的特點。
還有一類是增加輔助桿件和運動副的空間機(jī)構(gòu)。
4自由度并聯(lián)機(jī)器人
6自由度并聯(lián)機(jī)器人
6自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中的一大類,是國內(nèi)外學(xué)者研究得最多的并聯(lián)機(jī)構(gòu),廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、6維力與力矩傳感器和并聯(lián)機(jī)床等領(lǐng)域。但這類機(jī)構(gòu)有很多關(guān)鍵性技術(shù)沒有或沒有完全得到解決,比如其運動學(xué)正解、動力學(xué)模型的建立以及并聯(lián)機(jī)床的精度標(biāo)定等。
本文來源:工業(yè)機(jī)器人教學(xué)
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