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工业机械人集成内部机构详解

http://adtekphotomask.com  揭晓时间: 2020-01-13  泉源: 青岛永鑫诚

工业机械人集成内部机构详解

  一、机械人驱动装置

  看法:要使机械人运行起来, 需给各个枢纽即每个运动自由度安置传动装置。

  作用:提供机械人各部位、各枢纽行动的原动力。

  驱动系统:可以是液压传动、气动传动、电动传动, 或者把它们团结起来应用的综合系统;可以是直接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传念头构举行间接驱动。

  1、电动驱动装置

  电动驱动装置的能源简朴,速率转变规模大,效率高,速率和位置精度都很高。但它们多与减速装置相联,直接驱动较量难题。

  电动驱动装置又可分为直流(DC)、交流(AC)伺服电机驱动和步进电机驱动。 直流伺服电机电刷易磨损,且易形成火花。无刷直流电机也获得了越来越普遍的应用。步进电机驱动多为开环控制,控制简朴但功率不大,多用于低精度小功率机械人系统。

  电动上电运行前要作如下检查:

  1)电源电压是否合适(过压很可能造成驱动模块的损坏); 对于直流输入的+/-极性一定不能接错,驱动控制器上的电机型号或电流设定值是否合适(最先时不要太大);

  2)控制信号线接牢靠,工业现场最好要思量屏障问题(如接纳双绞线);

  3)不要最先时就把需要接的线全接上,只连成最基本的系统,运行优异后,再逐步毗连;

  4)一定要搞清晰接地要领,照旧接纳浮空不接;

  5)最先运行的半小时内要亲近视察电机的状态,如运动是否正常,声音和温升情形,发现问题连忙停机调整。

  2、液压驱动

  通过高精度的缸体和活塞来完成,通过缸体和活塞杆的相对运动实现直线运动。

  优点:功率大,可省去减速装置直接与被驱动的杆件相连,结构紧凑,刚度好,响应快,伺服驱动具有较高的精度。

  弱点:需要增设液压源,易发生液体走漏,不适合高、低温场所,故液压驱动现在多用于特大功率的机械人系统。

  选择适合的液压油。防止固体杂质混入液压系统,防止空气和水入侵液压系统。机械作业要柔清静顺机械作业应阻止粗暴,否则一定发生攻击负荷,使机械故障频发,大大缩短使用寿命。要注重气蚀和溢流噪声。作业中要时刻注重液压泵和溢流阀的声音,若是液压泵泛起“气蚀”噪声,经排气后不能消除,应查明缘故原由扫除故障后才气使用。保持相宜的油温。液压系统的事情温度一样平常控制在30~80℃之间为宜。

  3、气压驱动

  气压驱动的结构简朴,清洁,行动迅速,具有缓冲作用。但与液压驱动装置相比,功率较小,刚度差,噪音大,速率不易控制,以是多用于精度不高的点位控制机械人。

  (1)具有速率快、系统结构简朴,维修利便、价钱低等特点。适于在中、小负荷的机械人中接纳。但因难于实现伺服控制,多用于法式控制的机械人中,如在上、下料和冲压机械人中应用较多。

  (2)在多数情形下是用于实现两位式的或有限点位控制的中、小机械人中的。

  (3)控制装置现在多数选用可编程控制器(PLC控制器)。在易燃、易爆场所下可接纳气动逻辑元件组成控制装置。

  二、直线传念头构

  传动装置是毗连动力源和运动连杆的要害部门,凭证枢纽形式,常用的传念头构形式有直线传动和旋转传念头构。

  直线传动方式可用于直角坐标机械人的X、Y、Z向驱动,圆柱坐标结构的径向驱动和垂直升降驱动,以及球坐标结构的径向伸缩驱动。

  直线运动可以通过齿轮齿条、丝杠螺母等传动元件将旋转运动转换成直线运动,也可以有直线驱动电机驱动,也可以直接由气缸或液压缸的活塞发生。

  1、齿轮齿条装置

  通常齿条是牢靠的。齿轮的旋转运动转换成托板的直线运动。

  优点:结构简朴。

  弱点:回差较大。

  2、滚珠丝杠

  在丝杠和螺母的螺旋槽内嵌入滚珠,并通过螺母中的导向槽使滚珠能一连循环。

  优点:摩擦力小,传动效率高,无爬行,精度高。

  弱点:制造成本高,结构重大。

  自锁问题:理论上滚珠丝杠副也可以自锁,可是现实应用上没有使用这个自锁的。

  缘故原由主要是可靠性很差,或加工成本很高;由于直径与导程比很是大,一样平常都是再加一套蜗轮蜗杆之类的自锁装置。

  三、旋转传念头构

  接纳旋转传念头构的目的是将电机的驱动源输出的较高转速转换成较低转速,并获得较大的力矩。机械人中应用较多的旋转传念头构有齿轮链、同步皮带协调波齿轮。

  1、齿轮链

  (1)转速关系

  (2)力矩关系

  2、同步皮带

  同步带是具有许多型齿的皮带,它与同样具有型齿的同步皮带轮相啮合。事情时相当于柔软的齿轮。

  优点:无滑动,柔性好,价钱自制,重复定位精度高。

  弱点:具有一定的弹性变形。

  3、谐波齿轮

  谐波齿轮由刚性齿轮、谐波发生器和柔性齿轮三个主要零件组成,一样平常刚性齿轮牢靠,谐波发生器驱动柔性齿轮旋转。

  主要特点:

  (1)传动比大,单级为50—300;

  (2)传动平稳,承载能力高;

  (3)传动效率高,可达70%—90%;

  (4)传动精度高,比通俗齿轮传动高3—4倍;

  (5)回差小,可小于3’;

  (6)不能获得中央输出,柔轮刚度较低。

  谐波传动装置在机械人手艺较量先进的国家已获得了普遍的应用。仅就日原来说,机械人驱动装置的60%都接纳了谐波传动。

  美国送到月球上的机械人,其各个枢纽部位都接纳谐波传动装置,其中一只上臂就用了30个谐波传念头构。

  前苏联送入月球的移动式机械人“登月者”,其成对安装的8个轮子均是用密闭谐波传念头构单独驱动的。德国公共汽车公司研制的ROHREN、GEROT R30型机械人和法国雷诺公司研制的VERTICAL 80型机械人等都接纳了谐波传念头构。

  四、机械人传感系统

  1、感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成, 用以获取内部和外部情形状态中有意义的信息。

  2、智能传感器的使用提高了机械人的无邪性、顺应性和智能化的水准。

  3、对于一些特殊的信息, 传感器比人类的感受系统更有用。

  五、机械人位置检测

  旋转光学编码器是最常用的位置反馈装置。光电探测器把光脉冲转化成二进制波形。轴的转角通过盘算脉冲数获得,转动偏向由两个方波信号的相对相位决议。

  感应同步器输出两个模拟信号——轴转角的正弦信号和余弦信号。轴的转角由这两个信号的相对幅值盘算获得。感应同步器一样平常比编码器可靠,但它的分辨率较低。

  电位计是最直接的位置检测形式。它毗连在电桥中,能够发生与轴转角成正比的电压信号。可是,由于分辨率低、线性欠好以及对噪声敏感。

  转速计能够输出与轴的转速成正比的模拟信号。若是没有这样的速率传感器,可以通过对检测到的位置相对于时间的差分获得速率反馈信号。

  六、机械人力检测

  力传感器通常安装在操作臂下述三个位置:

  1、安装在枢纽驱动器上。可丈量驱动器/减速器自身的力矩或者力的输出。但不能很好地检测最后执行器与情形之间的接触力。

  2、安装在最后执行器与操作臂的终端枢纽之间,可称腕力传感器。通常,可以丈量施加于最后执行器上的三个到六个力/力矩分量。

  3、安装在最后执行器的“指尖”上。通常,这些带有力以为手指内置了应变计,可以丈量作用在指尖上的一个到四个分力。

  七、机械人-情形交互系统

  1、机械人-情形交互系统是实现工业机械人集成与外部情形中的设备相互联系和协调的系统。

  2、工业机械人集成与外部设备集成为一个功效单元,如加工制造单元、焊接单元、装配单元等;也可以是多台机械人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成 。

  3、也可以是多台机械人、多台机床或设备、多个零件存储装置等集成为一个去执行重大使命的功效单元。

  八、人机交互系统

  人机交互系统是使操作职员加入机械人控制并与机械人举行联系的装置。 该系统归纳起来分为两大类: 指令给定装置和信息显示装置

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