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工業機器人系統
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工業機器人系統

 詳情說明

  關鍵技術

  1.本體設計關鍵技術

  (1)傳動結構設計

  擬定總體方案,確定機器人的結構形式,并據此進行初步的傳動結構設計,零件結構設計,三維建模。要求設計者對機器人常見的結構形式,常見的傳動原理和傳動結構,減速器的類型和特點非常的熟悉和了解,要有較強的結構設計能力和經驗。 

  (2)減速器選型

  要對減速器的結構類型,性能參數的含義有深刻理解,會對減速器進行選型和計算校核。要會對減速器進行檢測、測試,檢測的內容主要包括噪音、抖動、輸出扭矩、扭轉剛度、背隙、重復定位精度和定位精度等。減速器的振動會引起機器人末端的抖動,降低機器人的軌跡精度。減速器振動有多種原因,其中共振是共性的問題,機器人企業必須掌握抑制或者避免出現共振的方法。 

  (3)電機選型

  必須要對電機的工作特性非常了解,并會對電機扭矩、功率、慣量進行計算和校核。

  (4)仿真分析

  進行靜力學和動力學的仿真分析,對電機、減速器的選型校核,對本體零部件進行強度、剛度校核,降低本體重量,提高機器人工作效率,降低成本。對三維模型進行模態分析,計算出固有頻率,有助于進行共振抑制。 

  (5)可靠性設計

  結構設計采用最簡化設計原則;本體鑄鐵件采用綜合性能較好的球墨鑄鐵材料,鑄鋁件采用流動性好的鑄造材料,采用金屬模鑄造;裝配要有詳細的裝配工藝指導書,裝配過程中有部件和單軸的測試;裝配完后要有整機性能測試和耐久拷機測試;提高整機的防護等級設計,提高電柜的抗干擾能力,以適用不同工作環境的使用。 

  2.電機伺服關鍵技術

  (1)電機

 ?、佥p量化

  對機器人來說,電機的尺寸和重量非常敏感,通過高磁性材料優化、一體化優化設計、加工裝配工藝優化等技術的研究,提高伺服電機的效率,減小電機空間尺寸和降低電機重量,是機器人電機的關鍵技術之一。 

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  在減速比不能較大調整的情況,電機的最高轉速則直接影響著機器人的末端速度和工作節拍;而且速比太低會影響電機的慣量匹配,因此提高電機的最高轉速也是機器人電機的關鍵技術之一。 

 ?、壑彬?、中空

  隨著協作機器人的不斷成熟和推廣,機器人結構的輕量化、緊湊化要求提高,發展高力矩直接驅動電機、盤式中空電機等機器人專用電機也是未來的趨勢。

  (2)伺服

 ?、倏焖夙憫?,精確定位

  伺服的響應時間直接影響到機器人的快速起停效果,影響機器人的工作效率和節拍。 

 ?、跓o傳感器方式實現彈性碰撞

  安全性是衡量機器人性能的一個重要指標。加入力或力矩傳感器會使結構更復雜,成本更高,基于編碼器、電機電流耦合關系的無傳感彈性碰撞技術,可以在不改變本體結構,不增加本體成本的條件下,在一定程度上提高機器人的安全性。 

 ?、垓寗佣嗪弦?、驅控一體。

  驅動多合一,多核CPU多軸驅控一體化集成技術,提高系統性能,降低驅動體積與成本。 

 ?、茉诰€自適應抖振抑制

  工業機器人懸臂結構極易在多軸聯動、重載及快速起停時引起抖動。機器人本體剛度要與電機伺服剛度參數相匹配,剛度過高,會造成振動,剛度過低會造成起停反應緩慢。機器人在不同的位置和姿態,以及在不同的工裝負載下剛度都不一樣,很難通過提前設置伺服剛度值能滿足所有工況的需求。在線自適應抖振抑制技術,提出免參數調試的智能控制策略,同時兼顧剛度匹配、抖振抑制的需求,可以抑制機器人末端抖動,提高末端定位精度。 

  3.控制關鍵技術

  (1)運動解算及軌跡規劃

  運動求解,最佳路徑規劃,提高機器人的運動精度和工作效率。 

  (2)動力學補償

  一般工業機器人是一個串聯懸臂式結構,剛性弱,運動復雜,容易發生變形和抖動,是一個需要運動學和動力學相結合的課題。為了改善機器人的動態性能和提高運動精度,機器人控制系統必須建立動力學模型,進行動力學補償。補償的內容主要包括重力補償、慣量補償、摩擦補償、耦合補償等。 

  (3)標定補償

  機器人機械本體由于加工誤差和裝配誤差的原因,難以避免會和理論數學模型存在偏差,會降低機器人TCP精度和軌跡精度,如在焊接和離線編程使用時會受到嚴重影響。通過檢測和算法標定補償機器人的模型參數,可以較好地解決此問題。 

  (4)工藝包完善

  控制系統要與實際工程應用相結合,系統除不斷升級,功能更加強大外,還要根據行業應用的需求不斷開發和完善工藝包,有利于積累行業工藝經驗,對客戶來說使用更方便,操作更簡單,效率更高。 

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