工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動及控制系統(tǒng)
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一、常用運(yùn)動學(xué)構(gòu)形
1、笛卡爾操作臂
優(yōu)點(diǎn):很容易通過計算機(jī)控制實現(xiàn),容易達(dá)到高精度。
缺點(diǎn):妨礙工作,且占地面積大,運(yùn)動速度低,密封性不好。
?、俸附?、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、(軟仿型)噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。
②特別適用于多品種,便批量的柔性化作業(yè),對于穩(wěn)定,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率,改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代有著十分重要的作用。
2、鉸鏈型操作臂(關(guān)節(jié)型)
關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的,類似于人的手臂,工業(yè)機(jī)器人中最常見的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復(fù)雜。
①汽車零配件、模具、鈑金件、塑料制品、運(yùn)動器材、玻璃制品、陶瓷、航空等的快速檢測及產(chǎn)品開發(fā)。
?、谲嚿硌b配、通用機(jī)械裝配等制造質(zhì)量控制等的三坐標(biāo)測量及誤差檢測。
?、酃哦⑺囆g(shù)品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。
?、芷囌嚞F(xiàn)場測量和檢測。
?、萑梭w形狀測量、骨骼等醫(yī)療器材制作、人體外形制作、醫(yī)學(xué)整容等。
3、SCARA操作臂
SCARA機(jī)器人常用于裝配作業(yè),最顯著的特點(diǎn)是它們在x-y平面上的運(yùn)動具有較大的柔性,而沿z軸具有很強(qiáng)的剛性,所以,它具有選擇性的柔性。這種機(jī)器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用。
?、俅罅坑糜谘b配印刷電路板和電子零部件
?、诎釀雍腿》盼锛?,如集成電路板等
?、蹚V泛應(yīng)用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領(lǐng)域.
?、馨崛×慵脱b配工作。
4、球面坐標(biāo)型操作臂
特點(diǎn):中心支架附近的工作范圍大,兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封,覆蓋工作空間較大。但該坐標(biāo)復(fù)雜,難于控制,且直線驅(qū)動裝置存在密封的問題。
5、圓柱面坐標(biāo)型操作臂
優(yōu)點(diǎn):且計算簡單;直線部分可采用液壓驅(qū)動,可輸出較大的動力;能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部。缺點(diǎn):它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制,不能到達(dá)近立柱或近地面的空間;
直線驅(qū)動部分難以密封、防塵;后臂工作時,手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。
6、冗余機(jī)構(gòu)
通??臻g定位需要6個自由度,利用附加的關(guān)節(jié)可以幫助機(jī)構(gòu)避開奇異位形。下圖為7自由度操作臂位形
7、閉環(huán)結(jié)構(gòu)
閉環(huán)結(jié)構(gòu)可以提高機(jī)構(gòu)剛度,但會減小關(guān)節(jié)運(yùn)動范圍,工作空間有一定減小。
①運(yùn)動模擬器;
②并聯(lián)機(jī)床;
?、畚⒉僮鳈C(jī)器人;
?、芰鞲衅鳎?/p>
?、萆镝t(yī)學(xué)工程中的細(xì)胞操作機(jī)器人、可實現(xiàn)細(xì)胞的注射和分割;
?、尬⑼饪剖中g(shù)機(jī)器人;
⑦大型射電天文望遠(yuǎn)鏡的姿態(tài)調(diào)整裝置;
?、嗷炻?lián)裝備等,如SMT公司的Tricept混聯(lián)機(jī)械手模塊是基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)單元的模塊化設(shè)計的成功典范。
二、機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)
機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)反映了機(jī)器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等情況,是設(shè)計、應(yīng)用機(jī)器人必須考慮的問題。機(jī)器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、分辨率、工作空間、工作速度、工作載荷等。
1、自由度
機(jī)器人具有的獨(dú)立坐標(biāo)軸運(yùn)動的數(shù)目。機(jī)器人的自由度是指確定機(jī)器人手部在空間的位置和姿態(tài)時所需要的獨(dú)立運(yùn)動參數(shù)的數(shù)目。手指的開、合,以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。.機(jī)器人的自由度數(shù)一般等于關(guān)節(jié)數(shù)目。機(jī)器人常用的自由度數(shù)一般不超過5~6個。
2、關(guān)節(jié)(Joint)
即運(yùn)動副,允許機(jī)器人手臂各零件之間發(fā)生相對運(yùn)動的機(jī)構(gòu)。
3、工作空間
機(jī)器人手臂或手部安裝點(diǎn)所能達(dá)到的所有空間區(qū)域。其形狀取決于機(jī)器人的自由度數(shù)和各運(yùn)動關(guān)節(jié)的類型與配置。機(jī)器人的工作空間通常用圖解法和解析法兩種方法進(jìn)行表示。
4、工作速度
機(jī)器人在工作載荷條件下、勻速運(yùn)動過程中,機(jī)械接口中心或工具中心點(diǎn)在單位時間內(nèi)所移動的距離或轉(zhuǎn)動的角度。
(審核編輯: 林靜)
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