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一文了解工業機器人!

作者: 臨沂大匠機器人科技有限公司發布時間:2022-06-24 18:03:32tags:

一、工業機器人

機器人是一個在三維空間具有較多自由度的,并能實現諸多擬人動作和功能的機器,而工業機器人則是在工業生產上應用的機器人。它的特點是:可編程、擬人化、通用性、機電一體化。

二、工業機器人的系統組成及作用

(1)主體
主體機械即機座和實行機構,包括大臂、小臂、腕部和手部,構成的多自由度的機械系統。有的機器人另有行走機構。工業機器人有6個自由度乃至更多腕部通俗有1~3個活動自由度。

(2)驅動系統
使機器人運行起來的傳動裝置。按動力源分為液壓,氣動和電動三大類。依據需求也可由這三種范例組合并復合式的驅動系統?;蛘咄ㄟ^同步帶、輪系、齒輪等機械傳動機構來間接驅動。驅動系統有動力裝置和傳動機構,用以實行機構發生相應的動作,這三類根本驅動系統的各有特點,現在主流的是電動驅動系統。

(3)控制系統
根據機器人的作業指令程序以及從傳感器反饋回來的信號支配機器人的執行機構去完成規定的運動和功能。
高性價比的微處置器為機器人控制器帶來了新的開展機會,使開辟低本錢、高功能的機器人控制器成為可能。為了使系統具有充足的運算與存儲能力,現在機器人控制器多接納較強的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片構成。

(4)感知系統
由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成獲取內部和外部環境狀態的信息。
內部傳感器:用來檢測機器人本身狀態(如手臂間的角度)的傳感器,多為檢測位置和角度的傳感器。具體有:位置傳感器、位置傳感器、角度傳感器等。
外部傳感器:用來檢測機器人所處環境(如檢測物體,距離物體的距離)及狀況(如檢測抓取的物體是否滑落)的傳感器。具體有距離傳感器、視覺傳感器、力覺傳感器等。
智能傳感系統的使用提高了機器人的機動性,實用性和智能化的標準,人類的感知系統對外部世界信息是機器人靈巧的,然而,對于一些特許的信息,傳感器比人的系統更加有效。

(5)末端執行器
末端執行器連接在機械手最后一個關節上的部件,它一般用來抓取物體,與其他機構連接并執行需要的任務。

三、工業機器人的主要參數

機器人的主要技術參數有自由度、分辨率、工作空間、工作速度、工作載荷等。
機器人的自由度是指確定機器人手部在空間的位置和姿態時所需要的獨立運動參數的數量。機器人的自由度數一般等于關節數量。
工作范圍指工業機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間范圍。其形狀取決于機器人的自由度數和各運動關節的類型與配置。機器人的工作范圍一般有:圖解法和解析法這兩種方法表示。
速度:機器人在工作過程中帶載荷條件下、勻速運動過程時,機械接口中心或工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動的角度。
工作負載是指機器人手腕前端安裝負荷在工作范圍內任何位置上所能承受的最大重量,一般用質量、力矩、慣性矩表示。
還和運行速度和加速度大小等參數有關,工作負載一般用高速運行時機器人所能抓取的工件重量作為負載承受能力為指標。
分辨率是指機器人能夠實現的最小移動距離或最小轉動角度。
重復性或重復定位精度:指機器人重復到達某一目標位置的差異性。重復定位精度是衡量一列誤差值的集中程度,即重復度。機器人精度機不單取決與關節減速機及傳動裝置,且對機械裝配工藝存在很大關系,很多由于裝配不到位導致機器人重復定位精度下降。

四、伺服電機和步進電機的性能差異

伺服驅動器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”,是用來控制伺服電機的一種控制器,其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達,屬于伺服系統的一部分。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制,實現高精度的傳動系統定位。
控制精度不同(伺服電機控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證,伺服電機控制精度高于步進電機);
低頻特性不同(伺服電機運轉非常平穩,即使低速時也不會出現振動現象,一般伺服電機低頻性能好于步進電機);
過載能力不同(步進電機不具備過載能力,伺服電機具有較強的過載能力);
運行性能不同(步進電機的控制為開環控制,交流伺服驅動系統為閉環控制);
速度響應性能不同(交流伺服系統加速度性能較好)。

五、基本工作原理

工作原理是示教再現;示教也稱導引示教,既是人工導引機器人,一步步按實際需求動作流程操作一遍,機器人在導引過程中自動記憶示教的每個動作的姿態、位置、工藝參數、運動參數等,并自動生成一個連續執行的程序。完成示教后,只需要給機器人一個啟動命令,機器人將會地自動按照示教好的動作,完成全部流程。

六、工業機器人在加工制造領域中的應用

AGV搬運機器人實現倉儲庫區無人化作業,生產過程中貨物、半成品、原材料的自動化搬運,可滿足不同環境的應用要求。
沖壓機器人廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等企業,主要原因是這些行業在生產過程中的重復動作相對比較多,應用沖壓機器人的價值會很高。機械臂自動取出生產好的產品放置在輸送帶或承接臺上傳送到指定目標地點,實現一人同時看兩臺甚至更多臺注塑機,可節省人力物力,降低企業在生產過程中的成本。
碼垛機器人是將包裝貨物整齊的、自動的碼垛,在末端執行器安裝有機械接口,可以跟換抓手。碼垛機器人應用在工業生產和立體化倉庫,提高生廠力,降低工人的工作強度,在個別惡劣的工作環境下還對工人的人身安全起到有效保障的作用。
機器人高速分揀可以在快速流水線作業中準確跟蹤傳送帶的速度,通過視覺智能識別物體的位置、顏色、形狀、尺寸等,并按照特定的要求進行裝箱、分揀、排列等工作。
激光切割時利用工業機器人靈活快速的工作性能,根據客戶切割加工工件尺寸的大小不同,可以選擇機器人正裝或者倒裝,對不同產品進行示教編程或者離線編程,機器人的第六軸裝載光纖激光切割頭對不規則工件進行三維切割。
采用機器人進行焊接作業可以極大地提高生產效益和經濟效率;焊接的參數對焊接結果起到決定性作用,人工焊接時,速度、干伸長等都是變化的。機器人的移動速度快,可達3m/s,甚至更快,采用機器人焊接比同樣用人工焊接效率可提高2~4倍,焊接質量優良且穩定。
采用工業機器人視覺技術,能夠避免一些外在因素對檢驗精度的影響,有效克服溫度、速度的影響,提高檢驗的精度。機器視覺可以對產品的外形、顏色、大小、亮度、長度等進行檢測,搭配工業機器人可以完成物料的定位、追蹤、分揀、裝配等需求。

工業機器人廣泛使用在產業制造上,汽車制造、電器、食品等,能替代反復機器式操縱工作,是靠本身動力和控制才能來實現種種功用的一種機器。其能夠承受人類指揮,也能夠按照事先編排的程序運轉。

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