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工業機器人,末端關節旋轉該精確控制?

來源:太弗傳動科技(上海)有限公司 時間:2017-09-23 17:12:11 點擊數:856

機器人的傳動和布局設計從理論上講應該是比較成熟的領域,如果有樣機,拆開壹看就可以知道大部分的結構。但是在結構優化設計經驗、裝配規範的標準化、零配件的按需定制以及供應鏈優化等方面國內廠商還需要很長時間的積累。
本文以KUKA為例,分協作機器人iiwa和傳統機器人KR兩個大系列。
協作機器人iiwa




當前主流的協作機器人都采用“模塊化”思想的關節設計,采用直驅電機+諧波減速器的方式,每個關節的內部結構基本壹致,只是大小不太壹樣,例如iiwa的每個軸基本都是下圖這樣:
每壹個關節中都包含了電機、伺服驅動、諧波減速器、電機端編碼器、關節端位置傳感器和力矩傳感器,電機和減速器采用直連。
整個關節在機器人內部的布局如下:

傳統機器人KR

對於KR系列這壹類的傳統機器人來講,末端的布局壹般按照滿足“三軸軸線交於壹點”的基本原則來做,主要區別在於三個電機的布置和傳動方式。
KUKA之前的很多機器人都采用4、5、6三軸電機布置在小臂後方,通過同心軸+傘齒輪/同步帶的方式傳動到手腕的方式,以KR5為例:



三個電機的動力通過同心軸傳到手腕,腕部結構如下:

放大圖:

總結
近幾年KUKA新推出的agilus系列機器人為了追求纖細緊湊的外表,采用了將4、5、6三軸電機內置在小臂內部的方式。
其實就傳統工業機器人來講,各家主要的差別在於5軸和6軸的布置方式,外資品牌借助於深厚的設計功底和強大的定制能力,普遍采用齒輪或者同步帶的方式用作動力傳輸,將電機布置的比較靠後,因此機器人小臂和手腕部位做的比較緊湊。
而國產廠商受限於成品電機的尺寸、齒輪的精度和噪音、裝配經驗不足的問題,5、6軸多采用直連或者單同步帶的方式,導致腕部尺寸普遍偏大。


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