如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎

想要輕鬆玩轉工業機器人?那麼您就要先了解工業機器人以下這些概念和基礎,它並不像一些服務機器人掃地機器人等,工業機器人說白了就是一個機械手裝置,就像人的手臂一樣,

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


一、工業機器人常用術語

1.自由度(Degree of Freedom,DOF) 物體相對座標系能夠進行獨立運動的數目稱為自由度,對於自由剛體,具有6個自由度。自由度常作為機器人的技術指標,反映機器人的靈活性,對於弧焊機器人一般應具有6個或以上的自由度。

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


2.位姿(Pose)位姿指工具的位置和姿態。

3.末端操作器( End Effector)末端操作器位於機器人腕部末端,是直接執行工作要求的裝置,如夾持器、焊槍、焊鉗等。

4.載荷( Payload) 載荷指機器人手腕部的最大負重,通常情況下弧焊機器人載荷為 5-20kg,點焊機器人 載荷為 50~200kg。

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


5.工作空間( Working Space)

工作空間是指機器人工作時,其腕軸交點能在空間活動的範圍。

6.重複位姿精度( Pose Repeatability)

在同一條件下,重複N 次所測得的位姿一致的程度。

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


軌跡重複精度( Path Repeatability)沿同一軌跡跟隨N次,所測得的軌跡之間的一致程度。

二、工業機器人運動控制

1.機器人連桿參數及連桿座標系變換機器人手臂可以看作是一個開鏈式多連桿機構,始端連桿就是機器人的機座,末端連桿與工具相連,相鄰連桿之間用一個關節連接在一起。 一個有6 個自由度的機器人,由6 個連桿和6 個關節組成。編號時,機座稱為連桿0 不包含在這6 個連桿內,連桿1 與機座由關節1 相連,連桿2 通過關節2 與連桿1相連,以此類推,如圖1-1所示。

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


下面通過兩個關節軸及連桿的示意圖,說明連桿參數和動作關係,如下圖1-2所示。

如何熟練玩轉工業機器人?你可能需要熟悉這些概念和基礎


(1)連桿參數

1)連桿長度αi-1:連桿兩端軸線間的距離。

2)連桿扭角αi-1:連桿兩端軸線間的夾角,方向為從軸i-1到軸。

(2)連桿連接參數

1)連桿之間的距離di: αi 、αi-1之間的距離。

2)關節角θi: αi 、αi-1之間的夾角,方向為從αi-1到αi。

2.機器人運動學

機器人運動學主要包括兩方面內容: (1) 運動學正運算 已知各關節角值,求工具在空間的位置和姿態。實際上這是建立運動學方程的過程。如果通過傳感器(通常為絕對編碼器)獲得各關節變量的值,就可以 確定機器人末端連桿上工具的位置和姿態。這樣就解決了機器人的正運動學問題。 (2)運動學逆運算 已知工具的位姿,求各關節角值,這是求解運動學方程的問題。換句話說,機器人運動學方程,描述的是末端連桿(工具)相對於基座標系之間的變換矩陣與關節變量之間的關係,是運動學方程求解的過程。 機器人運動學只限於對機器人相對於參考座標系的位姿和運動問題的討論,未涉及引起這些運動的力和力矩以及與機器人運動的關係。

3.機器人動力學

機器人動力學主要研究機器人運動和受力之間的關係,目的是對機器人進行控制、優化設計和仿真。機器人動態性能不僅與運動學因素有關,還與機器人的結構形式、質量分佈、執行機構的位置、傳動裝置等對動力學產生重要影響的因素有關。

1)機器人是一個複雜的動力學系統,在關節驅動力矩(驅動力)的作用下產生運動變化,或與外載荷取得力矩平衡。

2)機器人控制系統是多變量的、非線性的自動控制系統,也是動力學耦合系統,每一個控制任務本身就是一個動力學任務。

3)動力學的正、逆問題:

①正問題是已知機器人各關節的作用力或力矩,求機器人各 關節的位移、速度和加速度(即運動軌跡),主要用於機器人的仿真;

②逆問題是已知機器人各關節的位移、速度和加速度,求解所需要的關節作用力或力矩,以便實現實時控制。 機器人動力學的實質,即求解機器人動態特性的運動方程式,一旦給定輸入的力或力矩,就確定了系統的運動結果。

當然在多的理論知識都抵不過實際操作,只有真正操作過工業機器人,才能瞭解它,並玩轉它。

來源:容濟點火器

相關推薦

推薦中...