diy机器 自己组装机器人需要什么( 二 )




3)控制部分
控制部分包括工业机器人的人-机交互系统和控制系统 。控制部分是工业机器人的核心,决定了生产过程的加工质量和效率,便于操作人员及时准确地获取作业信息,按照加工需求对驱动系统和执行机构发出指令信号并进行控制 。
(1)人-机交互系统,是人与工业机器人进行信息交换的设备,主要包括指令给定装置和信息显示装置 。人-机交互技术应用于工业机器人的示教、监控、仿真、离线编程和在线控制等方面,优化了操作人员的操作体验,提高了人机交互效率 。
(2)控制系统,是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号,支配工业机器人的执行机构完成规定动作的系统 。控制系统可以根据是否具备信息反馈特征分为闭环控制系统和开环控制系统;根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统;根据控制运动的形式可分为点位控制系统和连续轨迹控制系统 。


3
工业机器人的关键技术


在智能制造领域中,工业机器人有3类关键技术,如图2所示 。

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图2 机器人技术
1)整机技术
整机技术是指以提高工业机器人产品的可靠性和控制性能,提升工业机器人的负载/自重比,实现工业机器人的系列化设计和批量化制造为目标的机器人技术 。主要有:本体优化设计技术、机器人系列化标准化设计技术、机器人批量化生产制造技术、快速标定和误差修正技术、机器人系统软件平台等 。本体优化设计技术是其中的代表性技术 。


本体优化设计技术即对工业机器人的本体进行优化设计和性能评估的技术 。在现代工业生产的一些高速、重载的应用场合下,需要保证工业机器人加工过程中的运动精度和运动平稳性,因此在工业机器人的本体结构设计开发时,必须对其惯性参数和结构参数进行不断优化,使机构的质量、刚度得到合理的分布,工业机器人整机具有良好的动态性能 。基本流程是:首先根据生产需求设计工业机器人机械结构,利用三维软件建立本体结构模型,并进行虚拟装配,如图3所示;然后利用计算机仿真技术对机器人进行运动学和动力学仿真分析,分析机器人的各项性能;最后利用有限元技术等方法对结构进行优化,以实现机器人的轻量化,提高机器人的动态性能 。
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图3 本体优化设计
在本体结构轻量化设计方面,主要体现在新材料、新工艺和结构优化理论的应用上;在本体结构模块化设计方面,主要体现在各种机构的选用和组合上 。
2)部件技术
部件技术是指以研发高性能机器人零部件,满足工业机器人关键部件需求为目标的机器人技术 。主要有:高性能伺服电机设计制造技术、高性能/高精度机器人专用减速器设计制造技术、开放式/跨平台机器人专用控制(软件)技术、变负载高性能伺服控制技术等 。高性能伺服电机设计制造技术和高性能/高精度机器人专用减速器设计制造技术是其中的代表性技术 。


伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,能将电压信号转化为转矩和转速信号以驱动控制对象,是机器人的核心零部件之一,如图4所示 。伺服电机作为工业机器人的关键执行部件,是驱动工业机器人运动的主要动力系统,伺服电机的性能很大程度上决定了工业机器人整体的动力性能 。工业机器人领域中应用的伺服电机应具有快速响应、高启动转矩、低惯量、宽广且平滑的调速范围等特性,目前应用较多的是交流伺服电机 。设计高性能高功率密度伺服电机需要根据设计指标综合考虑电机结构参数、部件材料、磁路结构等要素,并通过有限元等方法综合分析电机性能 。


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