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【中國智能制造網(wǎng) 技術(shù)前沿】客戶在選擇機(jī)器人的時(shí)候不僅要關(guān)注負(fù)載，還要關(guān)注其末端大工作空間，即機(jī)器人末端可達(dá)位置點(diǎn)的臂展與大拾取高度。臂展，是指并聯(lián)機(jī)器人末端在水平面上的大工作直徑，機(jī)器人P點(diǎn)在水平面可達(dá)到的遠(yuǎn)點(diǎn)到機(jī)器人基座中心點(diǎn)的距離則為大工作半徑，即臂展的一半。大拾取高度即大垂直運(yùn)動(dòng)范圍，是指機(jī)器人P點(diǎn)能夠到達(dá)的低點(diǎn)(通常低于機(jī)器人的動(dòng)平臺(tái))與高點(diǎn)之間的范圍。
但在實(shí)際應(yīng)用中，不同的機(jī)器人、不同的應(yīng)用場景都影響著機(jī)器人臂展的選擇。尤其在進(jìn)行機(jī)器人選型時(shí)，以下幾個(gè)技術(shù)點(diǎn)要特別注意：
1.機(jī)器人末端可達(dá)工作空間分為全工作空間與有效性工作空間
以并聯(lián)機(jī)器人為例，全工作空間是給定所有位姿時(shí)機(jī)器人末端可達(dá)點(diǎn)的集合，可利用圓弧相交的方法獲得，其形狀為一個(gè)似傘形的三維空間，圖標(biāo)為W
有效工作空間定義的前提在于機(jī)器人驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的限位條件，該條件是通過排除機(jī)器人末端的奇異姿態(tài)以及實(shí)體零部件的干涉情況而給定的安全限位角度。因而，有效工作空間是指在安全限位角度范圍內(nèi)機(jī)器人末端可達(dá)到的大有效工作區(qū)域，為直觀體現(xiàn)有效工作空間，其圖形簡化為一個(gè)圓柱與倒圓臺(tái)組合的柱形空間(圖標(biāo)D)
考慮客戶實(shí)際應(yīng)用情況，本文定義的有效工作空間圖形D主要由1個(gè)圓柱體、2個(gè)倒圓臺(tái)組成的(如上圖所示)，其中D3所示的倒圓臺(tái)近似于倒圓錐。機(jī)器人末端在有效工作空間D內(nèi)，使得機(jī)器人整體剛性的大致規(guī)律為：水平方向上，P點(diǎn)由基座中心點(diǎn)至遠(yuǎn)點(diǎn)時(shí)剛性逐漸減弱；垂直方向上：P點(diǎn)由基座中心點(diǎn)至低點(diǎn)時(shí)剛性逐漸減弱。機(jī)器人的實(shí)際零部件結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致剛性減弱程度不同。
2.實(shí)際應(yīng)用中的拾放跨度需要至少小于臂展20CM
每一個(gè)公司都會(huì)給出機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍，但若是將機(jī)器人置入實(shí)際集成解決方案時(shí)，負(fù)載、拾放跨度、拾放節(jié)拍、傳送帶的運(yùn)行速度等相關(guān)因素均是影響臂展選型的重要因素。
以下圖為例，機(jī)器人工作空間與傳送帶的工作空間重合的部分構(gòu)成了集成方案的有效拾取空間，位于傳送帶位置上的A、B兩個(gè)物品因所處位置不同，經(jīng)過傳送帶時(shí)，停留在有效拾取空間的時(shí)間不同，當(dāng)機(jī)器人本體臂展選擇較小時(shí)，傳遞帶拾取易出現(xiàn)盲點(diǎn)，更大的臂展也意味著更大的有效拾取空間。
3.并聯(lián)更具空間占地面積的優(yōu)勢，大臂展也可以大速度
相比其他工業(yè)機(jī)器人，末端自由度與工作空間原本并不是并聯(lián)機(jī)器人所擅長的領(lǐng)域；且較大的臂展必然掣肘移動(dòng)速度，生產(chǎn)效率無法得到實(shí)質(zhì)性提升；超大臂展實(shí)用場景多為搬運(yùn)較重物體，極限運(yùn)行范圍、高速、較高負(fù)載對(duì)于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求極高，而這些困難隨著2019年1月D-2600的問世得以改變，2600mm的超大臂展在并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)屬首列。
該本體屬于客戶定制款，屬3+1軸產(chǎn)品系列，原是為解決客戶減少占地面積需求于18年11月份正式立項(xiàng)，耗時(shí)2個(gè)月，近日完成了后In-house試驗(yàn)階段，除實(shí)現(xiàn)臂展2600mm之外，高拾取高度達(dá)到890mm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍(25-305-25門型軌跡)120次/分鐘，重復(fù)定位精度±0.1mm，不日將在客戶現(xiàn)場投入測試。
在臂展大的情況下，盡可能保證速度及負(fù)載的良好表現(xiàn)，勃肯特機(jī)器人研究院在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面又有新突破。除傳承勃肯特三加一軸原有的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢外，受中國傳統(tǒng)建筑榫卯結(jié)構(gòu)方式的啟發(fā)，機(jī)器人研究院大膽嘗試具有高剛性特征的復(fù)合式定平臺(tái)，該結(jié)構(gòu)大大提升了大臂展結(jié)構(gòu)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，避免了高負(fù)載及高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的剛性誤差問題；減速機(jī)電機(jī)一體化的設(shè)計(jì)，質(zhì)量輕、體積小，旋轉(zhuǎn)精度高，扭矩大；第四軸配套的模塊化的旋轉(zhuǎn)單元，為大負(fù)載高精度的應(yīng)用場合提供有效的解決方案，工件能夠?qū)崿F(xiàn)擺放無需設(shè)計(jì)二次定位裝置。
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