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并联机器人机构的种类有哪些?
机器人,机构,自由度并联机器人机构的种类有哪些?
发布时间:2019-02-08加入收藏来源:互联网点击:
并联机器人机构的种类有哪些?
回答于 2019-09-11 08:43:50
回答于 2019-09-11 08:43:50
并联机器人(delta)是目前非常成熟的机器人产品,同时也是速度最快的工业机器人。
行业也叫蜘蛛手机器人。
图片来自:勃肯特机器人
先从实物来简单的说一下并联机器人的机构构成,然后再说各类机构。
1、静平台:用于安置和固定伺服电机及中间轴,确保高频率高强度的工作环境能平稳运行。静平台也就是用来安装,固定delta机器人的顶部机构,包括所有伺服电机,全部都在这个地方。这个地方有几个主动轴,就是几个轴,一个轴,一个伺服电机,包括中间的轴。(有的中间没有轴,后面我们会有讲)
2、动平台,连接从动臂下端,用于悬挂负载,可以在臂展范围内工作。东平台就是最底部的安装抓手,或者吸盘的平台。动平台基本没有什么驱动机构,如果需要其他的驱动机构,基本是气动的阀门等,不过这类设备也都是后面安装上去的。
3、主动臂,从动臂。使用炭纤维材质,有效提高强度比,用于伺服电机与从动臂之间的连接。很多朋友会问,为什么使用碳纤维的材料。答案很简单,delta的速度非常快,如果需要保持有效负载3-12公斤的负载,碳纤维既可以满足质量轻巧,并且强度高,不变形。可以保证精度。
delta的速度有多快?给你展示一下。
这个是delta拾取脱水后的胡萝卜片,通过视觉标定传动带上胡萝卜的位置。从旁边的传动带的速度你能够看出来,视频没有加速。delta的速度可以达到每分钟220-280次,更高的delata可以达到每分钟400次。
并联机器人的机构
并联机器人的机构,在《并联机器人机构学原理和控制》黄真教授--1997年版,第二章空间并联机构的结构解析,第五节:并联机器人机构的结构形式(p29页)。讲述的非常详细,从这也侧面反馈,并联机器人机构的研究如今已经非常成熟。这里我简单的列举一下各类机构类型,然后通俗的介绍一下并联机构机器人的各类的运动形式。
在并联机器人的机构中,通常都是通过RPS,RSS等进行机构形式的表述。这里我把黄真教授的内容摘录出来,做一个解释。RPS,RSS都是根据轴的连接形式来做的区分,和称为。
这个是单个主动,从动轴,以及静,动平台连接的方式。每一个连接方式,都是从下往上读,也就是RCR(a类机构),RCT(b类机构)……RSR(i类机构)。
最后构成的形式就是:下面的多种类型。
这种是一个3自由度的并联机构,由3个RCS构成,各个分支机构都是对称的。由于绕圆柱副轴线的运动是一个局部自由度,所以圆柱副也可以用移动副来代替,分支等效于RPS,在黄真的教材中统命名的方式是3-RPS,3代表3个支链,RPS代表支链形式。
这种平台也被成为stewart平台,最先应用在6自由度的飞控模拟器上面,也就是我们现在能够简单一些无人机的飞控平台上面。
其他的不常见,以及多数初学者,或者老百姓见不到的各类并联机构就不一一介绍了。做一下机构展示。
有志向从事这个领域深入研究的,还是非常建议去认真拜读一下,黄真教授的教科书。讲的非常详细。
然后我们来说,蜘蛛手机器人的各类机构,这种已经制造出来,并且大量使用的机器人。
在工业机器人领域,我们命名机器人的方式很简单,主要通过的是驱动电机的数量来命名轴数。
这种就是2轴并联
这种就是3轴并联,加一个中间的轴。
这就一次是六轴,三周,六轴+1轴并联。
并联机器人目前的出货量并不多,主要还是在国内没有普及开,这类产品在食品行业,医药行业(抓胶囊)具有非常好的应用前景。
回答于 2019-09-11 08:43:50
并联机器人结构比较简单,其中三角洲和万向轴是关键部件,可以了解一下。
回答于 2019-09-11 08:43:50
并联机器人,由于其闭链的运动结构,具有高刚度,高承载力;且驱动电机多安装于定平台,故具有惯性小,速度快的优点。再加上某些机器人的特定工作空间,并联机器人在实际工程中找到了独特的用武之地。
并联机器人机构分类主要有Delta机器人、Stewart机器人及特殊结构类机器人。
1、Stewart机器人
Stewart机器人可以说是最经典的并联机器人,也是世界上出现的第一种并联机器人。这类机器人最初由Gough在1947年发明,被用于检测各种载荷条件下的轮胎磨损。
将Stewart与Gough联系在一起是源于Stewart在1965年发表的一篇论文中,提及了Gough的工作和这种平台的图像,这篇论文对并联机器人运动学的发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。
Gough发明的六自由度平台
该机器人为六自由度,有六条支链,每条支链的两端为球副,中间由一移动副联接两杆。由于其刚度高和重负载的优点,Stewart机器人常被用于各种重载的模拟台,例如飞行模拟器、地震模拟台、航天对接装置,以及用于确定组合载荷下轮胎的性能等;在民用方面的应用包括电影座椅等。
Stewart机器人结构
飞行模拟器
现在国内生产Stewart平台相关产品的机构主要有航天科技集团(航天器对接机构)、南京全控(模拟台)、等。
2、Delta机器人
另一种具有跨时代意义的并联机器人——Delta机器人发明于20世纪80年代,发明人为Reyrnond Clavel。这种新型机器人发明的初衷是,以非常高的速度操纵轻而小的物体。1991年,Reyrnond Clavel提交了自己的博士论文,同时为Delta机器人申请了专利。他在1999年获得了金机器人奖,以表彰其在Delta机器人领域的贡献。
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