并联机器人国内外研究现状和发展趋势
时间:2017-04-28 13:01 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 随着机器人结构学的发展工业机器人的种类越来越广泛，从机器人机构学大范围来分，可分为串联式机器人、并联式机器人以及串联并联混合式的混联机器人的三大类。 传统的工业机器人一般是由机座、腰部（或肩部）、大臂、小臂、腕部和手部以串联方式联结而成的开始链机器人机构，也称为串联式机器人。该累机器人的型式很多。大体上可分为：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型及全铰链的多关节型式等等。作为整体来考虑它们都属于串联型机器人。相对于并联式机器人而言，它们的性能能特点是：工作空间大、手腕关节灵活、各关节驱动解耦性好。例如，1981年日本牧野株式会社提出的SCARA平面关节型机器人，其手臂只做平面运动，可适用于只做平面范围工作，该机器人结构简单，刚度、精度好，控制容易，响应快，成本低，应用在电子行业中作装配接插件工作，得到迅速发展。另一类冗余度机器人具有更大灵活，且有避障功能，减少了机器人各关键部件的结构，这些研究对机器人的性能提高及推广应用也都具有十分重要的意义。7816 但这类机器人亦有明显不足，如各关节为悬臂结构，刚度较差，在相同自重或体积下与并联机器人相比，承载能力低，末端杆误差是各个关节误差的累计和放大，误差大精度低。驱动电动机及传动系统大都放在运动的大小臂上，增加了系统惯性、动力性能差。位置求解正解容易，反解难。因机器人在线时主要是计算反解问题，而串联机器人恰恰是反解困难，这也是给串联机器人的推广应用提出了研究课题。 与串联机器人不同的另一类机器人属并联式机器人。它是由单开链用并联形式联结与二个动、静平台之间的一类并联机构所组成。目前已知这类并联机器人的种类繁多。 根据德国机床研究所提供的数据, 目前大多数并联装备应用于机床、定位装置和机器人领域, 其中机床所占比例最高(图1.2.1) 。但在该领域, 样机数量远远超过商业用机, 比例是7∶3 。机器人领域的情况则相反, 60 %已投入实际工业应用, 40 %是样机。定位装置领域的情况与机床领域类似。 图1.2.1 并联构型装备的应用 并联构型装备在机器人领域的应用主要集中在两个方面, 一是提供高加速度和高速度,二是提供高于串联机器人的承载能力和刚度。 在需要快速移动能力的包装行业, 并联机器人得到广泛应用。比较成功的例子有三轴搬运系统Delta 和优尔轴搬运系统Hexa (见1.2.2和1.2.3) , 均使用肘关节驱动, 质量轻, 作业空间大。由于运动部件质量小, 最大加速度可达20 个g ( Hexa) , 重复定位精度0.01 mm。截至1998 年底, 已经有250台Delta机器人投入实际生产环境。在制造领域, 使用并联机器人往往可以获得较好的刚度和精度。挪威MultiCraft 公司的并联机器人就是一个成功的实例, 它主要应用于螺旋桨的磨削、门把手的磨削和抛光等(见1.2.4) 。 图1.2.2 图1.2.3 图1.2.4 1.3 发展趋势 传统的工业机器人一般是由机座、腰部（或肩部）、大臂、小臂、腕部和手部以串联方式联结而成的开始链机器人机构，也称为串联式机器人。该累机器人的型式很多。大体上可分为：直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型及全铰链的多关节型式等等。作为整体来考虑它们都属于串联型机器人。相对于并联式机器人而言，它们的性能能特点是：工作空间大、手腕关节灵活、各关节驱动解耦性好。例如，1981年日本牧野株式会社提出的SCARA平面关节型机器人，其手臂只做平面运动，可适用于只做平面范围工作，该机器人结构简单，刚度、精度好，控制容易，响应快，成本低，应用在电子行业中作装配接插件工作，得到迅速发展。另一类冗余度机器人具有更大灵活，且有避障功能，减少了机器人各关键部件的结构，这些研究对机器人的性能提高及推广应用也都具有十分重要的意义。 (责任编辑：qin) |