中國國際工業(yè)裝配及傳輸技術(shù)設(shè)備展覽會/中國國際智能工廠及自動化技術(shù)展覽會
2025.10.16-19 北京·北人亦創(chuàng)國際會展中心
將機(jī)械結(jié)構(gòu)作為劃分標(biāo)準(zhǔn),可以將工業(yè)機(jī)器人分為并聯(lián)機(jī)器人以及串聯(lián)機(jī)器人兩大類。串聯(lián)機(jī)器人使用串聯(lián)機(jī)械機(jī)構(gòu),配置電機(jī)與減速器進(jìn)行驅(qū)動,將旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)作為驅(qū)動力作用點(diǎn),在單個軸運(yùn)行過程中并不會對其他軸坐標(biāo)原點(diǎn)造成影響;并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)則由 2 個及以上獨(dú)立的運(yùn)動鏈加以連接,結(jié)構(gòu)具有 2 個及以上的自由度,以并聯(lián)方式驅(qū)動。
相比較而言,串聯(lián)機(jī)器人的位置正解操作較為簡單,但位置反解較為困難;而并聯(lián)機(jī)器人的反解簡單但正解困難,具有微動精度高、剛度大、運(yùn)動負(fù)荷小等優(yōu)勢 。
液壓驅(qū)動方式主要被用于早期研制的工業(yè)機(jī)器人,其具有低速不穩(wěn)定、容易泄壓、產(chǎn)生運(yùn)行噪聲等缺點(diǎn),且功率單位換算復(fù)雜,當(dāng)前僅在少量大型重載工業(yè)機(jī)器人和并聯(lián)加工機(jī)器人中得以應(yīng)用,如我國青島華東工程機(jī)械公司研制的全液壓重載機(jī)器人。為突破液壓驅(qū)動方式的應(yīng)用局限性, 四足機(jī)器人中,選擇在結(jié)構(gòu)中設(shè)置 1 個變量活塞泵,在發(fā)動機(jī)驅(qū)動下對 16 個液壓執(zhí)行器輸出油壓,將系統(tǒng)油路并聯(lián)的 16 個子液壓執(zhí)行器響應(yīng)頻率控制在 500Hz,以此滿足機(jī)器人關(guān)節(jié)快速定位需求,并配置高密度驅(qū)動裝置和高性能伺服裝置,維持機(jī)器人力和扭矩的平穩(wěn)輸出,從而克服沖擊荷載、機(jī)械部位形變對機(jī)器人造成的影響 。
對于驅(qū)動方式,不同電機(jī)種類的適用范圍有所不同。例如,直流伺服電機(jī)主要被用于高精度要求的工業(yè)機(jī)器人配置,采取閉環(huán)控制方式;直線電機(jī)被用于超高速或超低速的工業(yè)機(jī)器人,具有高加速度、無空回、結(jié)構(gòu)簡單、磨損小的優(yōu)勢,且主要被用于并聯(lián)機(jī)器人中,有效滿足了并聯(lián)機(jī)器人的直線驅(qū)動需求。
與液壓驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動方式相比,氣壓驅(qū)動有著維修簡單、驅(qū)動速度快、成本低廉的優(yōu)勢。但從工業(yè)機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行情況來看,氣壓系統(tǒng)的工作壓強(qiáng)有待提升,機(jī)器人難以在短時間內(nèi)做到精準(zhǔn)定位,致使氣壓驅(qū)動方式的應(yīng)用范圍較為單一,主要被用作機(jī)器人某端執(zhí)行器的驅(qū)動方式,負(fù)責(zé)開展中小負(fù)荷工件抓取等簡單工作。
在工業(yè)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)中,感知系統(tǒng)負(fù)責(zé)對其所處環(huán)境情況和內(nèi)部狀態(tài)進(jìn)行感知,將所采集的現(xiàn)場信號轉(zhuǎn)換為可識別的數(shù)字信號并進(jìn)行分析處理,生成具體的參數(shù)信息,如相關(guān)機(jī)械量、力矩、位移量、加速度等。從技術(shù)研發(fā)情況來看,多數(shù)工業(yè)機(jī)器人均采取視覺伺服技術(shù),基于圖像或是其所處位置的視覺伺服,將視覺信號作為反饋信號,全面感知機(jī)器人內(nèi)部狀態(tài)與外部環(huán)境,根據(jù)感知情況調(diào)整工業(yè)機(jī)器人的姿態(tài)及位置。例如,在工業(yè)機(jī)器人中搭載攝像機(jī),在所獲取圖像資料的基礎(chǔ)上采集有效的感知參數(shù),確定末端執(zhí)行器姿態(tài)和位置間的映射關(guān)系,將位置姿態(tài)誤差值作為決策依據(jù),機(jī)器人持續(xù)計算三維位置姿態(tài)信息,調(diào)整各關(guān)節(jié)姿態(tài)參數(shù)和位置,實(shí)現(xiàn)末端控制器的閉環(huán)控制。
工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動規(guī)劃系統(tǒng)的作用在于,根據(jù)已知信息與現(xiàn)場情況合理規(guī)劃機(jī)器人的運(yùn)動路徑,保證運(yùn)動路徑和各類障礙物間的安全間距,在軌跡規(guī)劃中添加時間序列信息,將加速度平方相對于運(yùn)動時間的積分作為目標(biāo)函數(shù),確保工業(yè)機(jī)器人可以在預(yù)定時間內(nèi)完成作業(yè)任務(wù),且各關(guān)節(jié)運(yùn)動光滑。目前,大部分工業(yè)機(jī)器人均采取示教技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動規(guī)劃,工作人員在操作空間內(nèi)進(jìn)行示教展示,并對示教結(jié)果進(jìn)行記錄。如此,機(jī)器人在運(yùn)行期間可以直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取示結(jié)果,按順序開展對應(yīng)動作即可。