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并联机器人在实践工程中找到了共同的用武之地

分为串联机器人、并联机器人和混合机器人三大类别。其间,串联机器人由一组开环运动链组成,并联机器人...

并联机器人在实践工程中找到了共同的用武之地

发布时间:2023-11-17 11:08:59   来源:安博电竞

  分为串联机器人、并联机器人和混合机器人三大类别。其间,串联机器人由一组开环运动链组成,并联机器人由一些闭环运动链组成,混合机器人则一起包含了开环和闭环运动链。

  尽管并联机器人呈现时刻较串联机器人晚,但其不管在学术理论,仍是实践运用上都填补了一些职业空白。在开展前史中,并联机器人的长处正被渐渐凸显出来。

  详细来看,串联机器人是工业运用场景中最常用的类别,其首要长处是关于本身体积和所占的地上规模,具有很大的作业空间,缺陷是其因为开环运动学结构所带来的较低刚度和较大惯性。

  反观并联机器人,因为其闭链的运动结构,具有高刚度,高承载力;且驱动电机多设备于定渠道,故具有惯性小,速度快的长处。再加上某些机器人的特定作业空间,并联机器人在实践工程中找到了共同的用武之地。

  Stewart机器人能说是最经典的并联机器人,也是世界上呈现的第一种并联机器人。这类机器人开端由Gough在1947年创造,被用于检测各种载荷条件下的轮胎磨损。

  将Stewart与Gough联络在一起是源于Stewart在1965年宣布的一篇论文中,提及了Gough的作业和这种渠道的图画,这篇论文对并联机器人运动学的开展产生了重要的影响。基于此,这类构型的并联机器人也被称为Gough-Stewart机器人。

  该机器人为六自在度,有六条支链,每条支链的两头为球副,中心由一移动副联接两杆。因为其刚度高和重负载的长处,Stewart机器人常被用在一切重载的模仿台,例如飞翔模仿器、地震模仿台、航天对接设备,以及用于确认组合载荷下轮胎的功能等;在民用方面的运用包含电影座椅等。

  现在国内出产Stewart渠道相关这类的产品的组织首要有航天科技集团(航天器对接组织)、福云天翼(模仿台)、若贝特(模仿台)等。

  另一种具有跨年代含义的并联机器人——Delta机器人创造于20世纪80年代,创造人为Reyrnond Clavel。这种新式机器人创造的初衷是,以非常高的速度操作轻而小的物体。1991年,Reyrnond Clavel提交了自己的博士论文,一起为Delta机器人申请了专利。他在1999年取得了金机器人奖,以赞誉其在Delta机器人范畴的奉献。

  1999年,ABB开端出售Delta机器人。直到其专利在2012年解禁后,国内的机器人企业才开端出产并出售Delta机器人。ABB也成为了现在国际上做delta机器人最老练的公司,目前国内出货量比较多的厂商有阿童木机器人、勃肯特机器人、李群自动化等。

  Delta机器人是最经典的少自在度机器人,也是在实践工业中运用最广泛的一种并联机器人。三自在度Delta机器人由三条支链组成,其要害之处在于运用了平行四边形结构,能够确保结尾执行器的姿势。

  Delta机器人的最大优势是速度快,业界勃肯特的高速并联机器人规范节拍已达到433次/min,超过了国外品牌,可见Delta机器人很合适用于抓取转移小分量物体,所以被大规模运用于食物、医药、3C等范畴。

  不仅如此,在传统Delta机器人的基础上,还有许多变种,在保存其高速的情况下,给予机器人更多的自在度,以满意工程需求。

  (1)在机器人的定渠道中心加一个UPU支链,使其变成一个四支链四自在度的机器人,添加了一个笔直于动渠道的滚动。

  (2)在动渠道上添加一个小滚动电机等,然后添加机器人的自在度,其在自在度上与上一种变种机器人相同。

  (3)Adept Quattro机器人,在Delta机器人三支链基础上添加一个支链,使其变成四驱动三自在度的冗余机器人,与同类型机器人比较,其高效率可节约23%的能耗,一起速度在delta的基础上还能够大幅度添加。

  (4)Delta机器人还能够将其供给驱动的滚动副变为移动副,移动副能够与动渠道构成不同的视点,分别为移动副与动渠道平行、移动副与动渠道成恣意视点、移动副与动渠道笔直。其间前两者依然用于转移抓取,而后者常用于3D打印机。

  (5)此外,在将驱动关节改成移动副的基础上,三条移动副还能够规划为不对称的形状,将三条移动副轴线规划为三条平行的直线,也是Delta机器人的变种之一。

  五杆机器人是最简略的并联机器人,具有两个自在度,能够在平面上做二维移动,一般与平行四边形组织合作运用,以确保结尾执行器的姿势不变。在实践工业运用中,首要运用在于食物、医药、3C等范畴的转移。

  灵活眼机器人具有三自在度,其动渠道能够做三维滚动。该机器人共有三条支链,每条支链有两个杆、三个滚动副,机器人的一切滚动副的轴线会交于一点。基于此特色,动渠道只会绕此点做三自在度滚动运动。

  因为灵活眼机器人特有的运动学和作业空间的特色,常被运用于机器人眼球、卫星天线、机器人肩关节、腕关节等场合。

  除了上述并联机器人外,还有用于盾构机的管片组装姿势微调的3-SPS-PS机器人、用于硅片转移的支链嵌套并联机器人(专利公开号:101259616A)等。

  事实上,在民用范畴,被大规模运用的并联机器人只要Delta机器人和五杆机器人,而Delta机器人根本成为了并联机器人的代名词。即便扩展到航空航天和军事范畴,很常用的并联机器人也只能再加上Stewart机器人。

  值得一提的是,并联机器人的实践运用并不仅限于此,例如3-SPS-PS机器人和支链嵌套并联机器人等因为其作业空间的特色,在工程运用上也有很大的潜力。

  构型上的改动归于机器人最底层的改动,而机器人职业研制本钱高、周期长,工业又以盈利为方针,因此更倾向于求稳,所以即便是四大家族等级的大机器人厂商,对待新的、不同构型的机器人亦非常慎重。这也是许多并联机器人的构型在工程实践的潜力并没有正真取得彻底发掘的原因。

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