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解密熟悉而又陌生的工业机器人

2017/11/23            
关键字:工业机器人  
如今,智能机器人的发展可谓是风头浪尖,但是,绝大部分的智能机器人现在都还处于研发试验阶段,论其实用性还远远不如早已成熟的工业机器人。甚至一些基于传统工业机器人引入智能技术的智能工业机器人也能很快投入生产应用,而工业机器人在传统加工制造行业地位的重要性也是不言而喻的。
  所谓工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
  
  工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。
  
  工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂部有多个转动关节。对于这些大家熟知的工业机器人本文不再啰嗦,今天我们来盘点一下那些你听过但却不认识的工业机器人。
  
  多轴机器人
  
  多轴机器人又称单轴机械手,工业机械臂,电缸等,是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型,以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元,以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统,可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。 多轴机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制,直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式,操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。
  
  SCARA机器人
  
  SCARA机器人是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA机器人有3个旋转关节,其轴线相互平行,在平面内进行定位和定向。另一个关节是移动关节,用于完成末端件在垂直于平面的运动。手腕参考点的位置是由两旋转关节的角位移φ1和φ2,及移动关节的位移z决定的,即p=f(φ1,φ2,z),如图所示。这类机器人的结构轻便、响应快,例如Adept1型SCARA机器人运动速度可达10m/s,比一般关节式机器人快数倍。它最适用于平面定位,垂直方向进行装配的作业。
  
  坐标机器人
  
  坐标机器人是能够实现自动控制的、可重复编程的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系的、多用途的操作机。其工作的行为方式主要是通过完成沿着X、Y、Z轴上的线性运动。坐标机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制,直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式,操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。作为一种成本低廉、系统结构简单的自动化机器人系统解决方案,坐标机器可以被应用于点胶、滴塑、喷涂、码垛、分拣、包装、焊接、金属加工、搬运、上下料、装配、印刷等常见的工业生产领域,在替代人工,提高生产效率,稳定产品质量等方面都具备显著的应用价值。
  
  串联和并联机器人
  
  串联机器人其串联式结构是一个开放的运动链,其所有运动杆并没有形成一个封闭的结构链。串联机器人的工作空间大,运动分析比较容易可以避免驱动轴之间的耦合效应。但其机构各轴必须要独立控制,并且需要搭配编码器和传感器来提高机构运动时的精准度。
  
  而并联机器人和传统工业用串联机器人在应用上构成互补关系,它是一个封闭的运动链。并联机器人不易产生动态误差,无误差积累精度较高。另外其结构紧凑稳定,输出轴大部分承受轴向力,机器刚性高,承载能力大。但是,并联机器人在位置求解上正解比较困难,而反解容易。
    工业机器人:http://articles.e-works.net.cn/robort/
责任编辑:王力
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