1、笛卡爾操作臂
優(yōu)點:很容易通過計算機控制實現(xiàn),容易達到高精度。 缺點:妨礙工作, 且占地面積大, 運動速度低, 密封性不好。
①焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、(軟仿型)噴涂、目標跟隨、排爆等一系列工作。
②特別適用于多品種,便批量的柔性化作業(yè),對于穩(wěn)定,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率,改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代有著十分重要的作用。
2、鉸鏈型操作臂(關(guān)節(jié)型)
關(guān)節(jié)機器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的, 類似于人的手臂,工業(yè)機器人中最常見的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復雜。
①汽車零配件、模具、鈑金件、塑料制品、運動器材、玻璃制品、陶瓷、航空等的快速檢測及產(chǎn)品開發(fā)。
②車身裝配、通用機械裝配等制造質(zhì)量控制等的三坐標測量及誤差檢測。
③古董、藝術(shù)品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。
④汽車整車現(xiàn)場測量和檢測。
⑤人體形狀測量、骨骼等醫(yī)療器材制作、人體外形制作、醫(yī)學整容等。
3、SCARA操作臂
SCARA機器人常用于裝配作業(yè), 最顯著的特點是它們在x-y平面上的運動具有較大的柔性, 而沿z軸具有很強的剛性, 所以, 它具有選擇性的柔性。這種機器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應用。
①大量用于裝配印刷電路板和電子零部件
②搬動和取放物件,如集成電路板等
③廣泛應用于塑料工業(yè)、汽車工業(yè)、電子產(chǎn)品工業(yè)、藥品工業(yè)和食品工業(yè)等領域.
④搬取零件和裝配工作。
4、球面坐標型操作臂
特點:中心支架附近的工作范圍大,兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封,覆蓋工作空間較大。但該坐標復雜, 難于控制,且直線驅(qū)動裝置存在密封的問題。
5、圓柱面坐標型操作臂
優(yōu)點:且計算簡單;直線部分可采用液壓驅(qū)動,可輸出較大的動力; 能夠伸入型腔式機器內(nèi)部。 缺點:它的手臂可以到達的空間受到限制, 不能到達近立柱或近地面的空間;
直線驅(qū)動部分難以密封、防塵; 后臂工作時, 手臂后端會碰到工作范圍內(nèi)的其它物體。
6、冗余機構(gòu)
通??臻g定位需要6個自由度,利用附加的關(guān)節(jié)可以幫助機構(gòu)避開奇異位形。下圖為7自由度操作臂位形
7、閉環(huán)結(jié)構(gòu)
閉環(huán)結(jié)構(gòu)可以提高機構(gòu)剛度,但會減小關(guān)節(jié)運動范圍,工作空間有一定減小。
①運動模擬器;
②并聯(lián)機床;
③微操作機器人;
④力傳感器;
⑤生物醫(yī)學工程中的細胞操作機器人、可實現(xiàn)細胞的注射和分割;
⑥微外科手術(shù)機器人;
⑦大型射電天文望遠鏡的姿態(tài)調(diào)整裝置;
⑧混聯(lián)裝備等,如SMT公司的Tricept混聯(lián)機械手模塊是基于并聯(lián)機構(gòu)單元的模塊化設計的成功典范。
工業(yè)機器人的幾種常用結(jié)構(gòu)形式(圖)
二、機器人的主要技術(shù)參數(shù)
機器人的技術(shù)參數(shù)反映了機器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等情況,是設計、應用機器人必須考慮的問題。機器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、分辨率、工作空間、工作速度、工作載荷等。
1、自由度
機器人具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目。 機器人的自由度是指確定機器人手部在空間的位置和姿態(tài)時所需要的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。手指的開、合,以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。.機器人的自由度數(shù)一般等于關(guān)節(jié)數(shù)目。 機器人常用的自由度數(shù)一般不超過5~6個。
2、關(guān)節(jié)(Joint)
即運動副,允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)。
3、工作空間
機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間區(qū)域。其形狀取決于機器人的自由度數(shù)和各運動關(guān)節(jié)的類型與配置。機器人的工作空間通常用圖解法和解析法兩種方法進行表示。
4、工作速度
機器人在工作載荷條件下、勻速運動過程中,機械接口中心或工具中心點在單位時間內(nèi)所移動的距離或轉(zhuǎn)動的角度。
5、工作載荷
指機器人在工作范圍內(nèi)任何位置上所能承受的最大負載,一般用質(zhì)量、力矩、慣性矩表示。 還和運行速度和加速度大小方向有關(guān),一般規(guī)定高速運行時所能抓取的工件重量作為承載能力指標。
6、分辨率
能夠?qū)?/span>現(xiàn)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。
7、精度
重復性或重復定位精度:指機器人重復到達某一目標位置的差異程度?;蛟谙嗤奈恢弥噶钕?,機器人連 續(xù)重復若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度,即重復度。
三、機器人常用材料
1)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼 這類材料強度好,特別是合金結(jié)構(gòu)鋼,其強度增大了4~5倍,彈性模量E大,抗變形能力強,是應用最廣泛的材料。
2)鋁、鋁合金及其他輕合金材料 這類材料的共同特點是重量輕,彈性模量E并不大,但是材料密度小,故E/ρ之比仍可與鋼材相比。有些稀貴鋁合金的品質(zhì)得到了更明顯的改善,例如添加3.2%(重量百分比)鋰的鋁合金,彈性模量增加了14%,E/ρ比增加了16%。
3)纖維增強合金 這類合金如硼纖維增強鋁合金、石墨纖維增強鎂合金等,其E/ρ比分別達到11.4×107和8.9×107。這種纖維增強金屬材料具有非常高的E/ρ比,但價格昂貴。
4)陶瓷 陶瓷材料具有良好的品質(zhì),但是脆性大,不易加工,日本已經(jīng)試制了在小型高精度機器人上使用的陶瓷機器人臂樣品。
5)纖維增強復合材料 這類材料具有極好的E/ρ比,而且還具有十分突出的大阻尼的優(yōu)點。傳統(tǒng)金屬材料不可能具有這么大的阻尼,所以在高速機器人上應用復合材料的實例越來越多。
6)粘彈性大阻尼材料 增大機器人連桿件的阻尼是改善機器人動態(tài)特性的有效方法。目前有許多方法用來增加結(jié)構(gòu)件材料的阻尼,其中最適合機器人采用的一種方法是用粘彈性大阻尼材料對原構(gòu)件進行約束層阻尼處理。