伺服电机驱动的单轨道平面关节型机器人设计(2)
7 参考文献34
1 序言
1.1. 前言
一般的平面关节型机器人，具有四个自由度：三个旋转关节，轴线相互平行,实现平面内定位和定向；一个移动关节，实现末端件升降运动。具体机械系统由基座、手臂和末端执行器三大部分组成，每一部分都有若干自由度，构成了一个多自由度的机械系统。基座具有回转机构（肩关节），手臂由大臂、小臂组成，末端执行器（手部）。平面关节型机器人具有高刚性、高精度、高速度、安装空间小及设计自由度大等优点，可以组装成焊接机器人、点胶机器人、光学检测机器人、拿放机器人及插件机器人等，从而应用于高效率的装配、焊接、密封、搬运和拿放等动作。
图1.1 新款H8机器人
随着科学技术的不断发展,平面关节型机器人也在快速发展。从日本发明机器人到现在已经四十多年了,但平面关节型机器人仍然被认为是自动加工生产中不可或缺的元素。各种自动机械手臂的选择中，SCARA是被广泛认可的。由于它的速度、成本效率、可靠性和在工作过程中的小轨迹, 使它在很多的工作中（主要是那些点对点的运动）仍然是最好的机器人，比如分配、装载、包装、安放以及装配和码跺等。
国外研究的最新一代的SCARA机器人不仅整合了智能技术，并且换上了流线型的部件，而且在其它方面性能如：很大的有效载荷、简洁的电缆和更小的空间需要等方面都有了提升。例如,作为SCARA工业机器人全球市场占有率第一的领先品牌，爱普生集团于今年2月26日在东京发布了新款H8机器人，该机器人是其水平多关节（SCARA）机器人H旗舰系列的首款机型。H8机器人适用于自动化装配、输送，可搬运重量高达8公斤，臂长分别为450、550和650毫米。这些机器人体积小、重量轻，可有效节省空间，增加生产线设计的灵活性。
目前我国自行研制的平面关节型机器人可以应用于需要高效率的装配、密封、搬运和拿放的众多应用，具有高刚性、高精度、高速度、安装空间小、设计自由度大的有点，它比多轴定位平台的工作循环时间短很多，大大提高了工作效率。由于组成部件少，应此工作更加可靠，减少文护。此外，还有吸顶和倒置的安装形式，方便安装于各种空间。他们甚至配置了绝对位置记忆，无需原点返回操作，节省了时间。可以把它们直接组成焊接机器人、光学检测机器人、拿放机器人、插件机器人等，效率极高，占地很小。动力系统采用伺服电机和高精密写博减速器，为系统的速度和精度做出了保证。以PC机位基础的运动控制系统，实现功能强大且灵活的控制能力，也可以提供现场抗干扰能力较强的PLC控制系统，特别用于现场环境恶劣、干扰大且生产不能中断的场合。
近年来，随着生产力的不断发展，人们需要一种能够工作在更大范围的机器人，从而减少工人们许多不必要的生产时间，提高生产效率，特别是在流水生产线上。单轨道平面伺服电机控制的单轨道平面关节型机器人具有重量轻，出力大，响应快，速度高，惯量小，转动平滑，力矩稳定，控制复杂，容易实现智能化等特点。
1.2. 机械人的概述
1.2.1 伺服电机驱动的单轨道平面关节型机器人的设计目的
近年来，随着生产力的不断发展，人们需要一种能够工作在更大范围的机器人，从而减少工人们许多不必要的生产时间，提高生产效率，特别是在流水生产线上。单轨道平面机器人的出现，满足了这一需求。单轨道平面关节型机器人扩大了固定式平面关节型机器人的空间运动范围，可以完成电子器件的组装等操作。单轨道平面机器人相对于固定平面关节型机器人有着更大的活动范围，能够更精确的到达目标坐标点，能够对更大的产品进行加工，能够满足更加复杂的生产环境。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确。
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