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    關于機器人臂展的深度解讀,你知道么?

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    2021年7月23日
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                  關于機器人臂展的深度解讀,你知道么?

     

           客戶在選擇機器人的時候不僅要關注負載,還要關注其末端最大工作空間,即機器人末端可達位置點的臂展與最大拾取高度。臂展,是指并聯機器人末端在水平面上的最大工作直徑,機器人P點在水平面可達到的最遠點到機器人基座中心點的距離則為最大工作半徑,即臂展的一半。最大拾取高度即最大垂直運動范圍,是指機器人P點能夠到達的最低點(通常低于機器人的動平臺)與最高點之間的范圍。

           但在實際應用中,不同的機器人、不同的應用場景都影響著機器人臂展的選擇。尤其在進行機器人選型時,以下幾個技術點要特別注意:

    1.機器人末端可達工作空間分為全工作空間與有效性工作空間

           以并聯機器人為例,全工作空間是給定所有位姿時機器人末端可達點的集合,可利用圓弧相交的方法獲得,其形狀為一個似傘形的三維空間

           有效工作空間定義的前提在于機器人驅動機構的限位條件,該條件是通過排除機器人末端的奇異姿態以及實體零部件的干涉情況而給定的安全限位角度。因而,有效工作空間是指在安全限位角度范圍內機器人末端可達到的最大有效工作區域,為直觀體現有效工作空間,其圖形簡化為一個圓柱與倒圓臺組合的柱形空間

           考慮客戶實際應用情況,本文定義的有效工作空間圖形D主要由1個圓柱體、2個倒圓臺組成的(如上圖所示),其中D3所示的倒圓臺近似于倒圓錐。機器人末端在有效工作空間D內,使得機器人整體剛性的大致規律為:水平方向上,P點由基座中心點至最遠點時剛性逐漸減弱;垂直方向上:P點由基座中心點至最低點時剛性逐漸減弱。機器人的實際零部件結構的不同導致剛性減弱程度不同。

    2.實際應用中的拾放跨度需要至少小于臂展20CM

           每一個公司都會給出機器人的運動范圍,但若是將機器人置入實際集成解決方案時,負載、拾放跨度、拾放節拍、傳送帶的運行速度等相關因素均是影響臂展選型的重要因素。

           以下圖為例,機器人工作空間與傳送帶的工作空間重合的部分構成了集成方案的有效拾取空間,位于傳送帶位置上的A、B兩個物品因所處位置不同,經過傳送帶時,停留在有效拾取空間的時間不同,當機器人本體臂展選擇較小時,傳遞帶拾取易出現盲點,更大的臂展也意味著更大的有效拾取空間。

    3.并聯更具空間占地面積的優勢,大臂展也可以大速度

           相比其他工業機器人,末端自由度與工作空間原本并不是并聯機器人所擅長的領域;且較大的臂展必然掣肘移動速度,生產效率無法得到實質性提升;超大臂展實用場景多為搬運較重物體,極限運行范圍、高速、較高負載對于結構穩定性要求極高,而這些困難隨著2019年1月D-2600的問世得以改變,2600mm的超大臂展在并聯機器人領域內屬首列。

           該本體屬于客戶定制款,屬3+1軸產品系列,原是為解決客戶減少占地面積需求于18年11月份正式立項,耗時2個月,近日完成了最后In-house試驗階段,除實現臂展2600mm之外,最高拾取高度達到890mm,標準節拍(25-305-25門型軌跡)120次/分鐘,重復定位精度±0.1mm,不日將在客戶現場投入測試。

           在臂展大的情況下,盡可能保證速度及負載的良好表現,勃肯特機器人研究院在機械結構方面又有新突破。除傳承勃肯特三加一軸原有的結構優勢外,受中國傳統建筑榫卯結構方式的啟發,機器人研究院大膽嘗試具有高剛性特征的復合式定平臺,該結構大大提升了大臂展結構運行中的穩定性,避免了高負載及高速運轉下的剛性誤差問題;減速機電機一體化的設計,質量輕、體積小,旋轉精度高,扭矩大;第四軸配套的模塊化的旋轉單元,為大負載高精度的應用場合提供有效的解決方案,工件能夠實現精確擺放無需設計二次定位裝置。

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