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什么样的工业机器人才称之为高速、高精度?

  现在,市面上的工业机器人,都冠以“高速”、“高精度”。但“高速”和“高精度”没有明确的定义。具体多高的线速度才能称为高速?多高的重复定位精度才能称为高精度?

  我们可以从两方面进行分析:

  1、为什么对于“高速”和“高精度”没有明确的定义?

  2、既然没有明确的定义,那什么情况下可以把自己的机器人称为“高速”和“高精度”的?

  一、为什么对于“高速”和“高精度”没有明确的定义?

  目前主要从两个方面来评价机器人的速度,一个是各关节的最大转速;二是机械臂末端的空间运动速度(线速度和角速度)。

  在每一台机器人的说明书上,都会列出各关节的最大转速,但很少给出最大空间线速度的值。(有的厂商会在DataSheet中给出一个最大合成速度,但是这个值是各关节均以最大速度转动得到的合成速度,更多的还是反应关节的最大速度,没有太大实际意义)

  在产品说明中不给出线速度的原因,是因为机械臂在不同的形态下,可达到的最大速度是不一样的。

  为了说明这个问题,我们首先了解一下目前应用最多的工业机器人。从机械结构上可以分成三种,分别是串联6轴机器人(机械臂)、SCARA机器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm)和Delta机器人,见下图(为了简化说明,4轴码垛/搬运,7轴冗余机械臂,串并混连机器人等构型没有列出)

  以最常见的串联6轴工业机器人为例,其结构基本上与人类的胳膊一致。大家想象一下自己的胳膊就是一个机械臂,伸直了抡与收回来再使劲抡,你的手能达到的最大速度是不一样的,伸直了抡明显会速度快很多,工业机器人同理。

  而工业机器人属于高度灵活的可编程设备,不同的机器人应用中,可能会用到机器人伸直了的形态,也可能会用到收回来的形态,一切以实际应用为准。

  因此机器人厂商无法定义一个“明确”的手臂状态(无法穷举,因为可能的机器人形态有无数种;也无法给出最常用形态,因为对一个客户常用的形态,对另外一个客户可能就不适用;即使凑出一个使用最多的形态,用户期望的运动方向又是不一样的,三维空间有6个自由度,他们之间的速度方向组合又是无穷多个),也就无法给出一个“明确”的线速度大小。因此大多数厂商干脆就不会给出线速度大小,少数厂商会给出一个“最大空间合成速度“的参数,解释见上。

  以上是对同一个机器人而言,不同的形态对应不同的最大空间速度;而对于不同的机器人而言,情况又会不一样,主要有两个原因:

  不同构型的工业机器人,由于机械结构的限制,能达到的最大理论速度不一样(假设关节最大速度相同),因此不同结构之间的机器人无法进行直接对比,也就无法使用同一种速度评判标准;

  对于同样结构的不同机器人,还有大小的区别。想想一下十八岁的成年人的胳膊和三岁小朋友的胳膊,即便要求成年人用和小朋友一样的肩部转速抡胳膊,由于成年人的臂展更长,末端手的速度必然会更大。因此,不同臂展的机器人也无法使用同一种速度评判标准;

  借用一张ABB的产品全家福(侵删),大家感受一下不同大小,不同构型机器人之间的区别。

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