工業(yè)機器人技術(shù)及應用 課件 任務8 工業(yè)機器人技術(shù)參數(shù)與選型

工業(yè)機器人技術(shù)參數(shù)與選型學習任務LEARNINGTASKS01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標工業(yè)機器人的選型0201工業(yè)機器人五大

技術(shù)指標01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標

五大技術(shù)指標自由度最大工作速度工作范圍重復定位精度額定負載

五大技術(shù)指標01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標自由度是指機器人能夠?qū)ψ鴺讼颠M行獨立運動軸的數(shù)目，末端執(zhí)行器的動作不包括在內(nèi)。通常作為機器人的技術(shù)指標，反映機器人動作的靈活性，常用軸的直線移動、擺動或旋轉(zhuǎn)動作的數(shù)目來表示。采用空間開鏈連桿機構(gòu)的機器人，因每個關(guān)節(jié)運動僅有一個自由度，所以機器人的自由度數(shù)就等于它的關(guān)節(jié)數(shù)。由于具有六個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的鉸接開鏈式機器人從運動學上已被證明能以較小的結(jié)構(gòu)尺寸獲取最大的工作空間，并且能以較高的位置精度和最優(yōu)的路徑到達指定位置，因而關(guān)節(jié)機器人在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛地應用。目前，焊接和涂裝作業(yè)機器人多為6或7自由度，而搬運、碼垛和裝配機器人多為4?6自由度。(一)自由度01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標

額定負載也稱機器人最大持重能力。如果持重超出額定范圍，機器人零部件磨損較快，甚至損壞。正常操作條件下，作用于機器人手腕末端，且不會使機器人性能降低的最大載荷。目前使用的工業(yè)機器人負載范圍可從0.5到1300kg。(二)額定負載01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標

重復定位精度是指機器人重復定位其末端執(zhí)行器于同一目標位里的能力。即機器人在重復一個動作5?10次，每次在同一個點的位置最大偏差也就是它的重復定位精度。目前工業(yè)機器人的重復定位精度可達±0.01~±0.2mm之間，根據(jù)作業(yè)任務和末端持重的不同，機器人的重復精度也要求不同，裝配機器人、上下料機器人、焊接機器人重復定位要求高一些，而碼垛機器人要求就低一些。(三)重復定位精度01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標

工業(yè)機器人在執(zhí)行任務時，其手腕參考點掠過的空間，常用右圖表示。由于工作范圍的形狀和大小反映了機器人工作能力的大小，因而它對于機器人的應用十分重要。工作范圍不僅與機器人各連桿的尺寸有關(guān)，還與機器人的總體結(jié)構(gòu)有關(guān)。為能真實反映機器人的特征參數(shù)，廠家所給出的工作范圍一般指不安裝末端執(zhí)行器時可以到達的區(qū)域。(四)工作范圍01工業(yè)機器人五大技術(shù)指標

最大工作速度是指在各軸聯(lián)動情況下，機器人手腕中心所能達到的最大線速度。這在生產(chǎn)中是影響生產(chǎn)效率的重要指標。因生產(chǎn)廠家不同而標注不同，一般都會在技術(shù)參數(shù)中加以說明。很明顯，最大工作速度越高，生產(chǎn)效率也越高；然而，工作速度越高，對機器人最大加速度要求也越高。除上五項指標以外，還應注意機器人的控制方式、驅(qū)動方式、安裝方式、存儲容量、自診斷及自保護、安全保障等功能。(五)最大工作速度02工業(yè)機器人的選型02工業(yè)機器人的選型

工業(yè)機器人的選型

工業(yè)機器人的選型應用場合有效負載自由度(軸數(shù))最大作動范圍重復精度速度本體重量剎車和轉(zhuǎn)動慣量防護等級02工業(yè)機器人的選型對于自動化行業(yè)的資深機電工程師來說，選擇合適的“機器人”也許是一個簡單的工作。但是對于第一次準備購買、導入機器人的設(shè)計人員或工廠來說，也許會有些迷茫。下面從九個方面，討論如何選擇一個合適的工業(yè)機器人。應用場合有效負載自由度(軸數(shù))速度重復精度最大作動范圍本體重量剎車和轉(zhuǎn)動慣量防護等級02工業(yè)機器人的選型首先，最重要的源頭是評估導入的機器人。導入的機器人是用于怎樣的應用場合以及什么樣的制程。（1）如果是應用制程需要在人工旁邊由機器協(xié)同完成，對于通常的人機混合的半自動線，特別是需要經(jīng)常變換工位或移位移線的情況，以及配合新型力矩感應器的場合，協(xié)作型機器人(Cobots)應該是一個很好的選項。（2）如果是尋找一個緊湊型的取放料機器人，你可能想選擇一個水平關(guān)節(jié)型機器人(Scara)。（3）如果是尋找針對小型物件，快速取放的場合，并聯(lián)機器人(Delta)最適合這樣的需求。（4）如果是應用制程可以適應一個非常大范圍的應用，比如從取、放料到碼垛，以及噴涂，去毛刺，焊接等專用制程，多關(guān)節(jié)軸機器人(Multi-axis)應該是一個很好的選項。(一)應用場合02工業(yè)機器人的選型現(xiàn)在，工業(yè)機器人制造商基本上針對每一種應用制程都有相應的機器人方案。你所做的只需要明確你希望機器人為你做哪個工作，以及從不同的種類當中，選擇最適合的類型。02工業(yè)機器人的選型有效負載是機器人在其工作空間可以攜帶的最大負荷。從例如3Kg到1300Kg不等。如果你希望機器人完成將目標工件從一個工位搬運到另一個工位，需要注意將工件的重量以及機器人手爪的重量加總到其工作負荷。另外特別需要注意的是機器人的負載曲線，在空間范圍的不同距離位置，實際負載能力會有差異。

機器人配置的軸數(shù)直接關(guān)聯(lián)其自由度。如果是針對一個簡單的直來直去的場合，比如從一條皮帶線取放到另一條，簡單的4軸機器人就足以應對。(二)有效負載(三)自由度(軸數(shù))02工業(yè)機器人的選型但是，如果應用場景在一個狹小的工作空間，且機器人手臂需要很多的扭曲和轉(zhuǎn)動，6軸或7軸機器人將是最好的選擇。軸數(shù)一般取決于該應用場合。應當注意，在成本允許的前提下，選型多一點軸數(shù)的機器人，其靈活性更高，到達能力更強，柔性化也更高。這樣方便后續(xù)重復利用改造機器人到另一個應用制程，能適應更多的工作任務。機器人制造商傾向于使用各自略有不同的軸或關(guān)節(jié)命名?；旧?，第一關(guān)節(jié)（J1）是最接近機器人底座的那個。接下來的關(guān)節(jié)稱為J2，J3，J4和依此類推，直到到達手腕末端。如右圖所示。而有的公司則使用字母命名他們機器人的軸。比如Yaskawa/Motoman公司。02工業(yè)機器人的選型當評估目標應用場合的時候，應該了解機器人需要到達的最大距離。選擇一個機器人不是僅僅憑它的有效載荷-也需要綜合考量它到達的確切距離。每個公司都會給出相應機器人的作動范圍圖，由此可以判斷，該機器人是否適合于特定的應用。機器人的水平運動范圍，注意機器人在近身及后方的一片非工作區(qū)域。機器人的最大垂直高度的量測是從機器人能到達的最低點（常在機器人底座以下）到手腕可以達到的的最大高度的距離(Y)。最大水平作動距離是從機器人底座中心到手腕可以水平達到的最遠點的中心的距離(X)。(四)最大作動范圍02工業(yè)機器人的選型同樣的，這個因素也還是取決于你的應用場合。重復精度可以被描述為機器人完成例行的工作任務每一次到達同一位置的能力。一般在±0.01m到±0.2mm之間，甚至更精密。例如，如果需要你的機器人組裝一個電子線路板，你可能需要一個超級精密重復精度的機器人。如果應用工序是比較粗糙，比如打包，碼垛等，工業(yè)機器人也就不需要那么精密。另外一方面，組裝工程的機器人精度的選型要求，也關(guān)聯(lián)組裝工程各環(huán)節(jié)尺寸和公差的傳遞和計算，比如：來料物料的定位精度，工件本身的在治具中的重復定位精度等。這項指標從2D方面以正負'±'表示。事實上，由于機器人的運動重復點不是線性的而是在空間3D運動，該參數(shù)的實際情況可以是在公差半徑內(nèi)的球形空間內(nèi)任何位置。當然，現(xiàn)在的配合現(xiàn)在的機器視覺技術(shù)的運動補償，將減低機器人對于來料精度的要求和依賴，提升整體的組裝精度。(五)重復精度02工業(yè)機器人的選型這個參數(shù)與每一個用戶息息相關(guān)。事實上，它取決于在該作業(yè)需要完成的循環(huán)時間。規(guī)格表列明了該型號機器人最大速度，但我們應該知道，考量從一個點到另一個點的加減速，實際運行的速度將在0和最大速度之間。這項參數(shù)單位通常以度/秒計。有的機器人制造商也會標注機器人的最大加速度。機器人本體重量是設(shè)計機器人單元時的一個重要因素。如果工業(yè)機器人必須安裝在一個定制的機臺，甚至在導軌上，你可能需要知道它的重量來設(shè)計相應的支撐。(六)速度(七)本體重量02工業(yè)機器人的選型

基本上每個機器人制造商提供他們的機器人制動系統(tǒng)的信息。有些機器人對所有的軸配備剎車，其他的機器人型號不是所有的軸都配置剎車。要在工作區(qū)中確保精確和可重復的位置，需要有足夠數(shù)量的剎車。另外一種特別情況，意外斷電發(fā)生的時候，不帶剎車的負重機器人軸不會鎖死，有造成意外的風險。同時，某些機器人制造商也提供機器人的轉(zhuǎn)動慣量。其實，對于設(shè)計的安全性來說，這將是一個額外的保障。你可能還注意到不同軸上的適用的扭矩。例如，如果你的動作需要一定量的扭矩以正確完成工作，你需要檢查，在該軸上適用的最大扭矩是否正確的。如果選型不正確，機器人則可能由于過載而宕機。(八)剎車和轉(zhuǎn)動慣量02工業(yè)機器人的選型根據(jù)機器人的使用環(huán)境，選擇達到一定的防護等級(IP等級)的標準。一些制造商提供相同的機械手針對不同的場合的IP防護等級的產(chǎn)品系列。如果機器人在與生產(chǎn)食品相關(guān)的產(chǎn)品，醫(yī)藥、醫(yī)療器具，或易燃易爆的環(huán)境中工作時，IP等級會有所不同。IP防護等級多以數(shù)字用來明確防護的等級。第一位數(shù)字表明設(shè)備抗微塵的范圍，或者是人們在密封環(huán)境中免受危害的程度。代表防止固體異物進入的等級，最高級別是6；第二位數(shù)字表明設(shè)備防水的程度。代表防止進水的等級，最高級別是8。(九)防護等級02工業(yè)機器人的選型IP后第一位數(shù)字防塵等級數(shù)字防護范圍說明0無防護沒有專門防護1防止直徑不小于50mm的固體異物直徑50mm的球形物體不能進入殼體2防止直徑不小于12.5mm的固體異物直徑12.5mm的球形物體不能進入殼體3防止直徑不小于2.5mm的固體異物直徑2.5mm的球形物體不能進入殼體4防止直徑不小于1.0mm的固體異物直徑1.0mm的球形物體不能進入殼體5防塵不能完全防止灰塵進入，但進入的灰塵不影響設(shè)備的正常運行，不影響安全6塵密無灰塵進入02工業(yè)機器人的選型IP后第二位數(shù)字防水等級數(shù)字防護范圍說明0無防護沒有專門防護1防止垂直方向滴水垂直方向滴水無有害影響