详解6轴工业机器人的设计及运动方式

2019-03-12 12:32:59来源:中国工业机器人网
核心摘要:6轴工业机器人也叫多关节机器人,是目前行业应用比较广泛的类型,具有高灵活性、超大负载、高定位精度等众多优点。
详解6轴工业机器人的设计及运动方式
       6轴工业机器人也叫多关节机器人,是目前行业应用比较广泛的类型,具有高灵活性、超大负载、高定位精度等众多优点。可轻易实现多机联动自动化生产流水线及“数字化”工厂布局,最大程度节省人力,提高企业效益。
 
        不同的工业机器人本体厂商对运动轴的定义也不同。用于保证末端执行器达到工作空间任意位置的轴称为基本轴或主轴;用于实现末端执行器任意空间姿态的轴,称为腕部轴或次轴。以下是四大品牌六轴工业机器人本体各轴的定义参考。
  六轴工业机器人本体各轴的定义
轴类型 轴名称 运动说明
ABB FANUC YASKAWA KUKA
主轴(基本轴) 轴1 J1 S轴 A1 本体回旋
轴2 J2 L轴 A2 大臂运动
轴3 J3 U轴 A3 小臂运动
次轴(腕部运动) 轴4 J4 RLM  A4 手腕旋转运动
轴5 J5 B轴 A5 手腕上下摆动
轴6 J6 T轴 A6 手腕圆周运动

        六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转。它腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动。六轴工业机器人(YASKAWA品牌为例)包含旋转(S轴),下臂(L轴)、上臂(U轴)、手腕旋转(R轴)、手腕摆动(B轴)和手腕回转(T轴)。
详解6轴工业机器人的设计及运动方式
    注意观察一、二、三、四轴的结构,关节一至关节四的驱动电机为空心结构,关节工业机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见,空心轴结构的电机一般较大。
详解6轴工业机器人的设计及运动方式
        采用空心轴电机的优点是:工业机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过,无论关节轴怎么旋转,管线不会随着旋转,即使旋转,管线由于布置在旋转轴线上,所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。对于工业机器人的机械结构设计来说,管线布局是难点之一,怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线(六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等),使其不受关节轴旋转的影响,是一个值得深入考虑的问题。
 
       控制部分可由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制,如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同,机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力(力矩)控制。
 
国内外各大品牌6轴工业机器人厂商相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新。
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