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【深度】全面解析七轴柔性多关节机器人,值得细品!

2016-08-16 09:54
flinay
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  具备诸多技术优势

  到底七轴机器人比六轴机器人强在哪儿?从技术角度看,主要有以下几个层面。

  (1)改善运动学特性

  在机器人的运动学问题中,三个问题使得机器人的运动受到非常大的限制。

  第一是奇异构型。当机器人处于奇异构型时,它的末端执行器不能绕某个方向进行运动,或者施加力矩,因而奇异构型极大的影响了运动规划。

  第二是关节位移超限。在真实工作情况下,机器人每个关节的运动的角度范围是受到限制的,最理想的状态是正负180度,但是很多关节是做不到的。另外,七轴机器人可以避免角速度运动过快,让角速度分配得比较均匀。

  第三是工作环境中存在障碍。在工业环境下,很多场合存在各种环境障碍,传统的六轴机器人无法只改变末端机构的姿态,而不改变末端机构的位置。

    (2)改善动力学特性

  对于七轴机器人而言,利用其冗余自由度不仅可以通过运动轨迹规划达到良好的运动学特性,并且我们可以利用其结构实现最佳的动力学性能。

  七轴机器人可实现关节力矩的再分配,这里涉及到机器人的静力平衡的问题,也就是说,作用在末端的力,通过一定的算法算出每个关节承受的力有多大。对于传统的六轴机器人来说,其每个关节的力是一定的,它的分配可能很不合理。但是对于七轴机器人来说,我们可以通过控制算法调整各个关节的力矩,让薄弱的环节承受的力矩尽量小,是整个机器人的力矩分配比较均匀,更加合理。

  (3)容错性

  机器人在发生故障时,如果有一关节失效,传统六轴机器人便无法继续完成工作,而七轴机器人可以通过重新调整故障关节速度(运动学容错)和故障关节力矩(动力学容错)的再分配实现继续正常工作。

  国际厂商竞相跟进

  目前,无论从产品角度,还是从应用角度,国际上七轴工业机器人,都仅仅处于初步发展阶段,但各大厂商纷纷在各大展览会力推相关七轴机器人产品,可以想见对其未来的发展潜力还是十分看好的。

  2014年11月,“四大家族”之一德国著名工业机器人制造商KUKA在2014中国国际工业博览会机器人展上,首次发布KUKA第一款七自由度轻型灵敏机器人LBRiiwa。

  LBRiiwa七轴机器人基于人类手臂进行设计,其结合集成的传感器系统,使该轻型机器人具有可编程的灵敏性,并使其具备了非常高的精确度。而七轴的LBRiiwa所有的轴内均配备高性能碰撞检测功能、集成的关节力矩传感器,以实现人机协作。

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