DELTA機器人的基礎(chǔ)設(shè)計方案

　　DELTA機器人概述

　　一直覺得DELTA是一個懷才不遇的構(gòu)型，明明各種性能吊打SCARA，卻因為價格原因在銷量被SCARA甩幾條街。每隔兩年總會聽到“DELTA機器人今年要火了”的傳言，然而每次都以啞火告終，雖然總體銷量在上升，但整個市場銷量也不過區(qū)區(qū)數(shù)千臺，這也導(dǎo)致不少DELTA廠家選擇放棄該機型的開發(fā)。

　　這也讓一些宣稱專注做并聯(lián)機器人的廠家不得不得開始研發(fā)其他構(gòu)型。單靠賣并聯(lián)本體要養(yǎng)活一家公司并且持續(xù)擴大，實在太難。

　　比較常見的DELTA機器人的主要組成部分包括基座、主動臂、從動臂、動平臺、旋轉(zhuǎn)軸這幾個大的部分。如下圖

　　基座

　　DELTA的基座簡單來說就是一個安裝大平板與3個120度均分的減速機安裝平面組成。通常樣機階段都采用簡單的拼裝方式，類似下圖。從成本與周期來說，這種方式在研發(fā)階段自然非常合適。不過一旦進去量產(chǎn)階段，一般都會采用鑄造的方式制造，畢竟拼裝的方式在造型與穩(wěn)定性上都要差一些。反過來一體鑄造的方式，成本跟加工難度自然要高一些。

　　主動臂驅(qū)動方式

　　主流的驅(qū)動方式都是電機帶減速機帶主動臂的直連R型驅(qū)動。如下圖

　　也有非主流的，如BOSCH，采用間接驅(qū)動的方式，把旋轉(zhuǎn)變成直線運動。

　　如氣動王者使用直線模組代替主動臂

　　主動臂

　　主動臂其實乏善可陳，能講的技術(shù)點不多。形狀大同小異。主要區(qū)別在于材料的選擇。有鋁件、有碳纖維件、也有高端的鈦合金。

　　總體來說主要考慮是強度高、重量輕、成本低等因素。

　　再往細了說，如何粘接、球頭如何設(shè)計、怎么耐磨、硬限位、標定等待細節(jié)就要靠設(shè)計者自行摸索了。

　　主動臂減速機

　　之前也講過，DELTA所用的減速機絕大多數(shù)都是采用行星減速機。選擇行星減速機主要是由于行星減速機可以實現(xiàn)低減速比，高傳動效率、長壽命的特點。而諧波與RV實現(xiàn)低減速比相對較難，傳動效率相比行星也稍低一些。

　　然而行星減速機也有劣勢，DELTA所用的行星減速機需要在3弧分以下，相比諧波與RV精度要差一些。當然也有的使用1弧分的行星，但這種精度的行星不旦難找，價格更是嚇人。

　　使用諧波與RV的DELTA雖然少，但不是沒有，比如QKM，比如Asyril，使用諧波，因為幾乎沒有背隙，所以抓取更平滑，精度更高，仔細觀察兩種機器人在抓取時的細節(jié)就可以發(fā)現(xiàn)了。

　　特別是Asyril，因為是桌面型DELTA，精度達到了逆天的0.002mm，注意哦，不是絲級哦，是u級哦。如果你沒有概念，那我告訴你一根頭發(fā)是60um，而這個機器人的精度是2um，感受下。

　　從動臂

　　從動臂設(shè)計與主動臂類似，除了形狀上做一些變化，各家的方案類似，大多數(shù)是兩頭鋁件，中間采用碳纖維管或者碳纖維棒粘接的方式。

　　重點還是兩頭的球鉸的設(shè)計，以及如何保證每一根從動臂都長度相等的生產(chǎn)工藝。

　　運動關(guān)節(jié)

　　主動臂與從動臂的連接有不同的連接方式。

　　最常見的是使用球鉸，如下圖，關(guān)節(jié)更靈活。

　　也有不少使用虎克鉸，好處是剛性更好，精度更高，如上面講到Asyil，精度如此之高，也與使用了虎克鉸有關(guān)。然而使用這種結(jié)構(gòu)的裝配精度要求更高，否則容易產(chǎn)生應(yīng)力。

　　也有少數(shù)使用魚眼球軸承。

　　三種方案各有優(yōu)劣都有人在用，最主要的還是如果解決磨損問題。

　　彈簧

　　絕大部分DELTA都會使用彈簧將從動桿連接在一起，一是防脫，二是降噪。關(guān)于彈簧選用，其實也是大同小異，不過是選擇彈力夠，又磨用的規(guī)格而已。說容易，很容易，彈簧實在常用，說難也難，正好合適的彈簧也不好選。

　　關(guān)于彈簧防脫，也是個有意思的話題。使用球鉸的廠家都會使用彈簧防脫，但是如果力夠大，球頭還是會脫出，所以也有廠家會增加防脫機構(gòu)，或者使用虎克鉸與魚眼球軸承也不會脫出。

　　然而由于DELTA講究輕量化，對于串聯(lián)機器人來說，主動臂與從動臂強度都要小很多。一旦發(fā)生碰撞，矛盾就出來了，如果從動桿無法脫出，那就是碰撞硬，最終可能就是把從動桿撞斷或者撞彎；而如果讓球頭脫出，從動桿掉落，其實也有一定的隱患。矛與盾，不好選。至少目前看來，只用彈簧防脫仍是主流。

　　第四軸

　　關(guān)于第四軸，主流的設(shè)計仍是將電機減速機放在基座上，通過旋轉(zhuǎn)軸傳遞到動平臺上。只是有的使用花鍵軸，有的是使用直線軸承的組合。

　　也有直接把電機放到了動平臺的廠家

　　也有FANUC居然把電機放在了從動桿上，非常厲害

　　也有天才Adept采用了4條運動鏈實現(xiàn)了4個自由度。并且曾經(jīng)多年霸占最快DELTA名號，可惜，曾經(jīng)已是曾經(jīng)~~~~

　　動平臺

　　除了Adept的平臺比較特殊之外，其他構(gòu)型的動平臺也是大同小異，主要變化是在三軸、四軸、五軸甚至六軸的傳動實現(xiàn)。

　　值得一提的是，DELTA的三軸四軸目前仍是主流，而五軸DELTA的似乎開始有陸續(xù)入局者。而且六軸的DELTA，批量的成熟產(chǎn)品目前大概只有FANUC，畢竟設(shè)計難度與成本上都要高不少。

　　其實從10左右國內(nèi)開始研究DELTA，到目前傳統(tǒng)DELTA的構(gòu)型基本已經(jīng)被研究透了，強大的中國工程師如同破解高考一般，都已經(jīng)形成的解題套路，也有人通過簡化把成本壓到極低。

　　然而超低價的DELTA始終沒有引爆DELTA市場，歸根結(jié)底，DELTA還是一款入門低，做精難的產(chǎn)品。這樣講似乎SCARA與六軸也如此。性能總是與成本掛勾，成本總是與服務(wù)與配套技術(shù)掛勾，降低性能、減少配套技術(shù)、降低服務(wù)水平，能產(chǎn)生的影響力始終有限。

　　但愿“DELTA今年要火了”擺脫狼來了的困境~~~~~