傳統(tǒng)六軸機器人的基本構(gòu)成及特點

前幾天我們一起學習了《工業(yè)機器人基本組成及分類》，今天我們來講講傳統(tǒng)六軸機器人的基本構(gòu)成及特點。

傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人基本構(gòu)成

傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人主要由本體結(jié)構(gòu)件、減速器、伺服電機、控制器等構(gòu)成。

本體結(jié)構(gòu)件

工業(yè)機器人本體由旋轉(zhuǎn)機座，大臂，小臂等部位組成，是機器人外面最直接的機械結(jié)構(gòu)。機器人本體結(jié)構(gòu)件包含鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、結(jié)構(gòu)鋼等多種材質(zhì)。

減速器

減速器用于承載機器人各個關(guān)節(jié)的載荷，電機輸出的高轉(zhuǎn)速低扭矩通過減速器后形成低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩，從而提升機器人各軸的輸出力矩，使得機器人可以承受較大的負載。機器人對減速器的要求很高，需要減速器體積小、質(zhì)量小、減速比大、精度高、抗沖擊等。

目前大量應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人的減速器主要有兩種：一種是RV減速器，另一種是諧波減速器。RV減速器因具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般被放置在大臂、肩部等重負載位置；諧波減速器則被放置在小臂及手腕部。

驅(qū)動控制系統(tǒng)

驅(qū)動控制系統(tǒng)主要用于控制機器人按照設(shè)定的運動參數(shù)進行運動。其主要包含伺服驅(qū)動器、伺服電機和控制器。

（1）伺服電機主要用于驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)，要求具備最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍；

（2）伺服驅(qū)動器是驅(qū)動伺服電機進行運動的裝置，根據(jù)控制器的指令，伺服驅(qū)動器給予伺服電機相應(yīng)的電流，從而保證伺服電機按照需求的運動速度、加速度、運轉(zhuǎn)位置等條件進行運動，從保證機械臂的運動達到設(shè)定要求。

（2）控制器可對其內(nèi)部參數(shù)進行人工設(shè)定而實現(xiàn)對機器人的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。

六軸串聯(lián)機器人“軸”作用

傳統(tǒng)六軸工業(yè)機器人一般有6個自由度，常見的包含旋轉(zhuǎn)（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）、手腕擺動（B軸）和手腕回轉(zhuǎn)（T軸）。6個關(guān)節(jié)合成實現(xiàn)末端的6自由度動作。

一軸：第一個軸是連接底座的部分，承載著整個機器人的重量和和底座的左右轉(zhuǎn)動；

二軸：控制機器人大臂的前后擺動；

三軸：控制機器人小臂的前后擺動；

四軸：控制機器人小臂旋轉(zhuǎn)；

五軸：控制和上下微調(diào)機械手手腕的轉(zhuǎn)動，通常是當產(chǎn)品抓取后可以進行產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)的動作；

六軸：用于末端夾具部分的旋轉(zhuǎn)功能，可更精確定位到產(chǎn)品。

Tips

根據(jù)應(yīng)用場景不同，手腕部分也有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。B（bend）表示彎曲結(jié)構(gòu)，R（revolve）表示轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。

六軸串聯(lián)機器人優(yōu)劣勢

優(yōu)勢

結(jié)構(gòu)緊湊，安裝占地面積小；

靈活性好，手部到達位置范圍大，具有較好的避障性能；

沒有移動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)密封性能好，摩擦小，慣量??；

關(guān)節(jié)驅(qū)動力小，能耗較低。

劣勢

運動過程中存在平衡問題，控制存在耦合；

當大臂和小臂舒展開時，機器人結(jié)構(gòu)剛度較差；

控制運動過程中存在奇異點，使用及控制算法需規(guī)避。

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審核編輯 ：李倩