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機器人的特點及應(yīng)用

發(fā)布時間:2024-11-12
1、點焊機器人的特點
由于采用了一體化焊鉗,焊接變壓器裝在焊鉗后面,所以點焊機器人的變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50hz工頻交流,而對于容量較大的變壓器,工業(yè)上已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50hz工頻交流變?yōu)?00~700hz交流,使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600~700hz交流電焊接,也可以再進行二次整流,用直流電焊接,焊接參數(shù)由定時器調(diào)節(jié)。目前,新型定時器已經(jīng)微機化,因此機器人控制柜可以直接控制定時器,無需另配接口。點焊機器人的焊鉗,用電伺服點焊鉗,焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅(qū)動,碼盤反饋,使焊鉗的張開度可以根據(jù)實際需要任意選定并預(yù)置,而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。
電伺服點焊鉗具有如下優(yōu)點:
(1)每個焊點的焊接周期可大幅度降低,因為焊鉗的張開程度是由機器人精確控制的,機器人在點與點之間的移動過程,焊鉗就可以開始閉合;而焊完一點后,焊鉗一邊張開,機器人就可以一邊位移,不必等機器人到位后,焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動。
(2)焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整,只要不發(fā)生碰撞或干涉,可盡可能減少張開度,以節(jié)省焊鉗開度,節(jié)省焊鉗開合所占的時間。
(3)焊鉗閉合加壓時,不僅壓力大小可以調(diào)節(jié),而且在閉合時兩電極是輕輕閉合,可減少撞擊變形和噪聲。
2、弧焊機器人的特點
弧焊機器人多采用氣體保護焊方法(mag、mig、tig),通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機器人上作電弧焊。由于機器人控制柜采用數(shù)字控制,而焊接電源多為模擬控制,所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口。
近年來,國外機器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備,在這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)插入相應(yīng)的接口板,所以弧焊機器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出的是,在弧焊機器人工作周期中,電弧時間所占的比例較大,因此在選擇焊接電源時,一般應(yīng)按持續(xù)率100%來確定電源的容量。送絲機構(gòu)可以裝在機器人的上臂上,也可以放在機器人之外,前者焊槍到送絲機之間的軟管較短,有利于保持送絲的穩(wěn)定性,而后者軟管校長,當(dāng)機器人把焊槍送到某些位置,使軟管處于多彎曲狀態(tài),會嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量,所以送絲機的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。
3、關(guān)節(jié)型機器人
關(guān)節(jié)型機器人的結(jié)構(gòu)類同人的手臂,由幾個轉(zhuǎn)動軸,擺動軸和手爪等6~7個自由度組成。生產(chǎn)廠家主要有德國manutec公司,德國kuka,德國reis,日本motorman,日本yaskawa和沈陽新松等。關(guān)節(jié)型機器人的轉(zhuǎn)動軸和擺動軸主要用伺服電機配幾乎沒有反向間隙的精密減速機或直驅(qū)力矩電機驅(qū)動,而其控制系統(tǒng)其難度也很大。各個廠家的關(guān)節(jié)型機器人其結(jié)構(gòu)類同,主要差別在技術(shù)參數(shù),下面以德國manutec公司的關(guān)節(jié)型機器人為例介紹。
manutec公司型號為r15-30的關(guān)節(jié)機器人,額定負(fù)載30公斤,最大可達(dá)到 75 公斤,工作半徑1.3 米,重復(fù)定位精度小于0.04 mm ,點到點的最大運行速度高達(dá) 5.9 m/s,加速度高達(dá)23 m/s2和工作壽命20 年??梢宰⑹桨惭b,可以是掉掛式安裝,也可以與水平面小于30度角的斜式安裝,不影響其各項技術(shù)指標(biāo)。r15可以選配防爆式的,也可以選配一級潔凈式等。
r15-30主要特點是強度大剛性好和重復(fù)定位精度高,主要應(yīng)用領(lǐng)域是其它廠家的關(guān)節(jié)型機器人由于剛性和精度不夠無法應(yīng)用的領(lǐng)域,而用 5 軸加工中心成本太高或無法勝任的工作。如磨齒,異形銑削,殼(腔)內(nèi)部銑削,磨,拋,切割和焊接等。
在手爪末端可以配力傳感器,來加工異形表面(如銑削,磨和拋)。一個機器人也可以與雙工作臺及各種的雙旋轉(zhuǎn)軸協(xié)調(diào)同步運動。也可以是兩個機器人協(xié)調(diào)同步工作,如一臺機器人抓取工件,而令一臺機器人對該工件進行加工,兩臺機器人同步協(xié)調(diào)完成特定的加工軌跡。
其它廠家的關(guān)節(jié)機器人主要應(yīng)用在汽車焊接和裝配等任務(wù)中。關(guān)節(jié)型機器人的優(yōu)點是可以從不同角度不同方位來工作,速度快,工作效率高。但主要缺點是工作半徑小,負(fù)載小,價格高,應(yīng)用難度大和維護費用高。
作為關(guān)節(jié)機器人的簡化型機器人scara就是兩個擺動軸和一個上下運動軸,其特點是簡單,經(jīng)濟,適合工作空間小,負(fù)載小、高速搬運。但它的價位高于直角坐標(biāo)機器人,應(yīng)用行業(yè)和數(shù)量非常小。
4、特種機器人
移動機器人就是能自主移動或上下樓梯的電動車,主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場貨物的自主運輸和排險作業(yè),或進入有污染和放射的環(huán)境內(nèi)取樣及監(jiān)視等。還有一些移動機器人就是仿造一些動物,用腿和爪行走路的行走機器人,如美國的軍用狗,還處于適用階段。水下機器人與潛艇能自主潛入水下完成對海上鉆井平臺的水下建筑、發(fā)電站的水下閘門、海底打撈等工程的錄像和監(jiān)控。潔凈式機器人主要是穿上防護衣的關(guān)節(jié)型機器人,使其自身有良好的密封性,不把灰塵帶入工作現(xiàn)場,自身也不會產(chǎn)生灰塵,他們主要應(yīng)用于電子器件,食品和藥品等生產(chǎn)中。國際對潔凈機器人的潔凈度有明確的定義。軍用機器人主要是小型移動車,遙控飛機或電子狗等,他們完成危險場所的一些作業(yè),如排雷,布雷,現(xiàn)場監(jiān)控,射擊摧毀特定目標(biāo)等。盡管目前服務(wù)機器人主要是玩具式的自治電動車,在其上面裝有視覺和超聲等裝置使其可以在家里無碰撞移動,對不同位置進行照像,用來防盜,檢測煤汽泄露,無線發(fā)送信息和接收指令,運輸物品等等。但未來服務(wù)機器人的功能會不斷增強,不斷深入到人們?nèi)债a(chǎn)生活的各個方面。還有手術(shù)機器人,航天機器人,擠牛奶機器人和核電站專用機器人等專用機器人。
5、直角坐標(biāo)機器人
作為在各行各業(yè)中最廣泛應(yīng)用的直角坐標(biāo)機器人,它主要是以直線運動軸為主,各個運動軸通常對應(yīng)直角坐標(biāo)系中的x軸,y軸和z軸,一般x軸和y軸是水平面內(nèi)運動軸,z軸是上下運動軸。在一些應(yīng)用中z軸上帶有一個旋轉(zhuǎn)軸,或帶有一個擺動軸和一個旋轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角。
直角坐標(biāo)機器人的組成
一個典型的直角坐標(biāo)機器人,它由x軸,y軸,z軸及驅(qū)動電機組成。此外一個完整的機器人系統(tǒng)還需要控制系統(tǒng)和手抓,下面分別予以介紹:
直線運動軸: 也叫直線運動單元,它就是一個獨立的運動軸,主要由支撐載體的鋁型 材或鋼型材和被安裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、運動滑塊以及作為帶動滑塊做高速運動的同步帶組成。
運動軸的驅(qū)動系統(tǒng)
直角坐標(biāo)機器人的傳動主要是通過驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動帶動同步帶運動,同步帶帶動直線導(dǎo)軌上的滑塊運動。當(dāng)驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時通常選用步進電機,否則選用交流伺服電機。
直角坐標(biāo)機器人的控制系統(tǒng)
機器人要在一定時間內(nèi)完成特定的任務(wù),比如每10秒內(nèi)完成一次搬運工作。在完成抓取,加速運動,高速運動,減速運動,釋放工件等同時,還要與相關(guān)的設(shè)備通過通訊或i/o口實現(xiàn)一些時序上的協(xié)調(diào)同步。另外在涂膠應(yīng)用上,各個運動軸要完成直線和圓弧插補運動。因此其數(shù)控系統(tǒng)要按具體應(yīng)用要求來選定其控制軸數(shù)、i/o口數(shù)量和軟件功能。通常選用數(shù)控系統(tǒng),plc,工控機加運動控制卡和帶軸卡功能及i/o口的驅(qū)動電機來做控制系統(tǒng)。
直角坐標(biāo)機器人的末端操作器——手爪系統(tǒng)
根據(jù)其具體應(yīng)用情況,其手爪系統(tǒng)可能是氣動吸盤、氣動夾取手爪、電動夾取手爪、電磁吸取手爪、焊槍、膠槍、專用工具和檢測儀器等。在很多場合可以一次抓取多個工件。
很多廠家已開發(fā)出一些標(biāo)準(zhǔn)的直線運動單元及其組合,下面結(jié)合德國百格拉公司的產(chǎn)品來介紹直角坐標(biāo)機器人的技術(shù)數(shù)據(jù)及應(yīng)用。
龍門軸直線運動單元
直線運動單元和驅(qū)動電機固定不動,而滑塊運動,主要用于水平面和垂直面上長距離運動。有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品pas41,pas42,pas43和pas44。對應(yīng)的橫截面尺寸是40*40 mm,60*60mm,80*80 mm和110*110mm,單根標(biāo)準(zhǔn)長度是6000 mm、負(fù)載是10~200公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運行速度8米/秒,加速度是每秒4米。
抓取軸直線運動單元
驅(qū)動電機和滑塊固定在一平面上,直線運動單元本體運動,其導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)長度可達(dá)2400 mm。主要以垂直或水平進入工作空間,用于貨物的抓取和搬運等。其標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有l(wèi)m-a001到lm-a808等,對應(yīng)的尺寸是40*40 mm,60*60mm,80*80 mm到110*110mm,單根最大長度是3000 mm、負(fù)載是2~100公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運行速度8米/秒,加速度是每秒4米。
各種結(jié)構(gòu)形式的2d和3d直角坐標(biāo)機器人
利用標(biāo)準(zhǔn)的龍門式和抓取軸直線運動單元德國百格拉公司在過去的20多年中成功組合成了數(shù)百種結(jié)構(gòu)形式,不同行程和負(fù)載能力,不同安裝方式的機器人。其中針對不同應(yīng)用要求還采取了多種加強形式來保證其強度,提高其變形能力,減少震動和晃動,提高壽命等。其常用的結(jié)構(gòu)形式有龍門式,懸臂式,掛臂式和掉掛式等。
直角坐標(biāo)機器人的主要結(jié)構(gòu)形式及主要特點
但針對各種不同的應(yīng)用,實際上可以方便快速組合成不同維數(shù),各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機器人。從簡單的二維機器人到復(fù)雜的五維機器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從電機到汽車等各行各業(yè)的自動化生產(chǎn)線中,也是各式各樣的多臺直角坐標(biāo)機器人和其它設(shè)備嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)工作??梢哉f直角坐標(biāo)機器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動化任務(wù)。下面是其主要特點:
◆任意組合成各種樣式:每根直線運動軸最長是6米,其帶載能力從10公斤到200公斤。在實際應(yīng)用中已有近百種結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機器人,這些結(jié)構(gòu)也可以任意組合成新的結(jié)構(gòu)等。
◆超大行程:因為單根龍門式直線運動單元的長度是6米,還可以多根方便地級連成超大行程,所以其工作空間幾乎沒有限制,小到手機點膠機,大到18米長行程的切割機,8米長行程鉆銑床,6米*6米*3米的檢測機器人等。超大行程時要采用直線導(dǎo)軌和齒條傳動方式。
◆負(fù)載能力強:單根直線運動單元的負(fù)載通常小于200公斤。但當(dāng)采用雙滑塊或多滑塊剛性聯(lián)結(jié)時負(fù)載能力可以增加5到10倍。當(dāng)把兩根或四根直線運動單元并排接起來使用時,其負(fù)載可以增加2到4倍。當(dāng)采用多根多滑塊結(jié)構(gòu)時其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
◆高動態(tài)特性:輕負(fù)載時其最大運行速度可達(dá)到每秒8米,加速度可達(dá)到每秒4米。使其具有很高的動態(tài)特性,工作效率非常高,通常在幾秒內(nèi)完成一個工作節(jié)拍。
◆高精度:按傳動方式及配置在整個行程內(nèi)其重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm~0.01mm。
◆擴展能力強:可以方便改變結(jié)構(gòu)或通過編程來適合新的應(yīng)用。
◆簡單經(jīng)濟:對比關(guān)節(jié)機器人,直角坐標(biāo)機器人不僅外觀直觀且構(gòu)造成本低,編程簡單類同數(shù)控銑床,易培訓(xùn)員工和維修,使其具有非常好的經(jīng)濟性。
◆勝任復(fù)雜任務(wù):采用帶有rtcp功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)雜的噴涂,噴丸,檢測,加工等任務(wù)。
◆壽命長:直角坐標(biāo)機器人的壽命一般是10年以上,維護好了可達(dá)20年。
◆應(yīng)用范圍廣:可以方便地裝配多種形式和尺寸的手爪,可以勝任許多常見的工作,如焊接、切割,搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼和噴涂等任務(wù)。
上一個:是什么推動了永磁推進技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用
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