协作机器人伺服与传感器分析

国际金属加工网 2017年10月13日

协作机器人要具备以上4个特点,就必须要有感知、控制和限制力矩的能力。通过感知外部极小的力矩变化并做出反应避免碰撞,让人机协作过程更轻松、安全。

1、超小型、功能强大的伺服驱动器

一个驱动器物理尺寸足够小到能直接安装在机器人关节上,保证了机器人尺寸小巧结构紧凑。伺服驱动器直接安装在机器人关节上,把驱动器放置在离编码器反馈足够近的地方可以节省电缆,能减少干扰影响,获得比较低的EMI和RFI指标,系统稳定性大大提升。另一个让驱动器更易集成进关节的特性是驱动器固有的坚固性,可以承受关节内极高的机械加减速度。

2、双闭环控制算法

双闭环控制算法可以提升伺服电机性能达到最优状态。系统里的每个轴采用双闭环控制算法来提高减速机后端关节末端位置的定位精度。增量式编码器和Hall元件作为速度环反馈置于减速箱前端,19位高分辨率绝对值编码器作为负载末端位置反馈。

3.运动冗余

运动学冗余对于在一个特定的空间内操作几个机器人是很有用处的,因为运动干涉很容易处理。六个自由度是具有完成空间定位能力的最小自由度数,多于六轴的机器人,统一称为冗余自由度机器人。与传统的6关节机器人相比,7关节机器人可以以多角度伸展机械臂接近一个特定的原件。冗余自由度机器人在避障、克服奇异点、灵活性和容错性方面具有更多的优势,因此在复杂的工作环境中冗余自由度的工业机器人将拥有更多的用武之地。

4、力矩传感器

在人机协作的环境中,这些机器人被安排去完成高速、高精度的任务。使用相机、力传感器和其他感知元件,机器人可以感知到人存在并做出相应动作避免对人造成伤害。某些情况下,力矩传感器被放置在电机减速箱的后面来直接检测外部力矩的任何快速增加的变化;而其他时候,机器人需要输出一定扭矩去提升负载和把负载从一个位置移动到另一个位置。当机器人识别出运动过程中一个异常扭矩增加值,如碰撞,会自动停下来。

5、安全传感器

要想让工业机器人与人进行协作,首先要找出可以保证作业人员安全的方法。这些传感器有各种形式,从摄像头到激光等,目的只有一个,就是告诉机器人周围的状况。最简单的例子就是电梯门上的激光安全传感器。当激光检测障碍物时,门会立即停止闭合并回缩,以避免碰撞。在机器人行业里的大多数安全传感器也差不多是这样。

6、零件检测传感器

在零件拾取应用中,(假设没有视觉系统),你无法知道机器人抓手是否正确抓取了零件。而零件检测应用可以为你提供抓手位置的反馈。例如,如果抓手漏掉了一个零件,系统会检测到这个错误,并重复操作一次,以确保零件被正确抓取。


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