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七轴机器人为何如此招人喜爱?

Click: Time:2021-09-13 09:21:58

又叫作冗余机器人,相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标,便于末端执行器到达特定的位置,可以更加灵活的适应某些特殊工作环境。我国七自由度冗余机器人样机是由我国已故的机器人技术专家、中国工程院院士张启先研制。

  目前,我国绝大多数工业机器人企业还尚未发布七轴工业机器人产品,其中有一部分表示正在研发相关产品,会在年内有相关产品问世,而另有一些企业则表示对七轴工业机器人产品有关注,但尚未计划设计研发相关产品。

  新松公司7轴柔性多关节机器人,是国内首台7自由度协作机器人,重量为29千克,负载为5千克,重复定位精度可达到0.02毫米,工作半径可达800毫米。具备快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,特别适用于布局紧凑、度高的柔性化生产线,满足装配、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需要。

  相较于市场上出现的同类机器人产品,基于自主研发技术,新松七轴机器人在负载或成本上都更优。国产机器人将跨入人机协作新时代。

   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。

  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,因而奇异构型的影响了运动规划。

  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,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。如表1所示。

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  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。

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