朱集錦 徐 誠(chéng) 寧建強(qiáng)
(廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083)
關(guān)于一種新型工業(yè)機(jī)器人各軸的連接點(diǎn)設(shè)計(jì)
朱集錦 徐 誠(chéng) 寧建強(qiáng)
(廣東科技學(xué)院 廣東 東莞 523083)
為了能對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)一步的縮短運(yùn)動(dòng)距離,能在最短的時(shí)間內(nèi)將操作部分的機(jī)械手臂部分運(yùn)動(dòng)到工作的位置,采用了本設(shè)計(jì),流行機(jī)器人一般采用類似人或動(dòng)物的關(guān)節(jié)而進(jìn)行設(shè)計(jì),從而達(dá)到運(yùn)動(dòng)的目的。本設(shè)計(jì)采用擺錘直接進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方式來(lái)達(dá)到大范圍的移動(dòng),通過(guò)采用兩個(gè)活動(dòng)的軸從而可以很好的進(jìn)行全方位的移動(dòng),作為一種探討型的設(shè)計(jì)類型,運(yùn)用此種設(shè)計(jì)能大大節(jié)省時(shí)間,并能節(jié)省材料,同時(shí)更好的實(shí)現(xiàn)高效控制的目的。
擺錘結(jié)合;全方位移動(dòng);機(jī)器軸連接
在流行的工業(yè)機(jī)器人手臂中通常采用四軸或六軸來(lái)控制工業(yè)機(jī)器人的前后、左右、上下運(yùn)動(dòng)再配合速度從而實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng),但有一個(gè)缺點(diǎn),就是工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng)的時(shí)候消耗的時(shí)間比較長(zhǎng),采用直角邊運(yùn)動(dòng)的方式會(huì)加大運(yùn)動(dòng)的路程,而且進(jìn)行方向的改變會(huì)減小工業(yè)機(jī)器人的速度,在實(shí)際的生產(chǎn)中會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)出產(chǎn)品的速度也減低。如果能進(jìn)行曲線運(yùn)動(dòng),或者空間中的對(duì)角運(yùn)動(dòng),那么將大大縮短操作時(shí)間,同時(shí)在空間上也將更加節(jié)省空間,為達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)的意義,通過(guò)本設(shè)計(jì)對(duì)軸的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)整從而將從垂直和平移單純的運(yùn)動(dòng)中解脫出來(lái),達(dá)到曲線運(yùn)動(dòng)的目的。
問(wèn)題分析:
直線運(yùn)動(dòng)是工業(yè)機(jī)器人的的基本運(yùn)行方式,在空間對(duì)角運(yùn)行中,通常采用的方式是沿立方體的兩邊運(yùn)行到達(dá)對(duì)角,如圖從A到B點(diǎn),那么運(yùn)行的軌跡就要走三條邊,則比起直接從A到B的直線時(shí)間要長(zhǎng),而且走的軌跡距離也比較長(zhǎng),那么要提高速度,就要在運(yùn)行軌跡進(jìn)行改進(jìn)。那么有沒(méi)一種直接能運(yùn)行的方法呢?
軸的設(shè)計(jì)解決的問(wèn)題如下:
1)要求軸能夠解決長(zhǎng)距離的運(yùn)行的問(wèn)題。因?yàn)樵谶\(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)縮短距離的問(wèn)題,所以盡量縮短距離就能解決。
2)能解決準(zhǔn)確到位的問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題關(guān)系到能否正確快速的解決物體的運(yùn)行精度的問(wèn)題,所以必須要求能很好的解決此問(wèn)題。
3)能解決前進(jìn)過(guò)程中穩(wěn)定運(yùn)行的問(wèn)題,在前進(jìn)過(guò)程中一旦出現(xiàn)有晃動(dòng)的問(wèn)題易不偏差。
基于此,設(shè)計(jì)的軸的圖形如下:
1)旋轉(zhuǎn)臺(tái):通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)可以在底座進(jìn)行360的旋轉(zhuǎn)從而確定操作的方向。
2)活動(dòng)軸:通過(guò)活動(dòng)軸可以確定工作的前方位置。
3)擺錘:通過(guò)擺錘所在的臂,采用擺錘電機(jī)可以直接快速的將工作手置甩到工作區(qū)附近。
4)工作手臂:工作時(shí)主要的工作動(dòng)作機(jī)構(gòu)。
工作過(guò)程:先通過(guò)設(shè)定的程序通過(guò)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)將主軸選擇到相應(yīng)的角度方向,然后通過(guò)對(duì)固定的主軸高度的調(diào)節(jié),根據(jù)各個(gè)工作的需要可以多不同的高度進(jìn)行設(shè)計(jì),可以在主軸里嵌套一個(gè)可以移動(dòng)的活動(dòng)桿子,然后通過(guò)液壓傳動(dòng)的方式進(jìn)行高度調(diào)節(jié)如上面出顯示的主軸內(nèi)部圖。可以充分的調(diào)節(jié)主軸的高度,從而能很快的達(dá)到理想的高度,然后采用擺錘電機(jī)對(duì)需要到達(dá)的對(duì)角位置進(jìn)行拋送,當(dāng)?shù)竭_(dá)所需的位置時(shí)進(jìn)行傳感制動(dòng),利用內(nèi)部的頂軸,對(duì)所到位置進(jìn)行固定定位。
傳感控制部分:采用對(duì)目標(biāo)位的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先設(shè)定,當(dāng)擺錘臂到達(dá)時(shí)則進(jìn)行傳感,采用紅外傳感技術(shù)對(duì)到達(dá)的位置進(jìn)行感應(yīng),當(dāng)擺錘到達(dá)時(shí)則進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸出傳送,接受的數(shù)據(jù)則進(jìn)行最初的數(shù)據(jù)分析。
目標(biāo)位緩沖:在目標(biāo)位置進(jìn)行彈簧緩沖,到擺錘到達(dá)位置時(shí)進(jìn)行在軸連接部進(jìn)行緩沖并鎖定,然后進(jìn)行加工。
擺錘臂:采用金屬固件的方法進(jìn)行,對(duì)方位的移動(dòng)能達(dá)到迅速快速的移動(dòng)。
擺錘電機(jī):連接在軸的步進(jìn)電機(jī)能很好的解決相關(guān)的位置精度問(wèn)題。
采用閉環(huán)控制,如圖:
電機(jī)電路:旋轉(zhuǎn)臺(tái)和擺錘電機(jī)均采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制,通過(guò)對(duì)旋轉(zhuǎn)臺(tái)電機(jī)進(jìn)行連接,對(duì)頂軸的的電機(jī)進(jìn)行步進(jìn)的脈沖精確控制從而能很快的進(jìn)行定位,從而能盡快的讓電機(jī)達(dá)到理想的位置。
液壓氣動(dòng)控制機(jī)械部分:通過(guò)液壓氣動(dòng)來(lái)對(duì)操作手部進(jìn)行工作,或者夾緊或者旋轉(zhuǎn)均可。
電氣部分工作過(guò)程分析:通過(guò)設(shè)計(jì)的程序,采用傳感裝置對(duì)需到達(dá)的位置進(jìn)行感應(yīng),從而將信號(hào)傳回給控制系統(tǒng),主控制系統(tǒng)根據(jù)所需的位置及所在的地址進(jìn)行對(duì)電機(jī)的接通,從而通過(guò)對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電,讓擺錘到達(dá)相應(yīng)的位置,給對(duì)需進(jìn)行加工的部件夾緊,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)調(diào)試合適位置,最終達(dá)到良好的控制效果。
本文通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)器人中的傳送過(guò)程中出現(xiàn)的距離從而導(dǎo)致效率低的問(wèn)題進(jìn)行分析,從問(wèn)題的根源出發(fā),對(duì)所在的問(wèn)題進(jìn)行最基本的分析,采用擺錘、步進(jìn)電機(jī)的方法對(duì)角度和控制方向來(lái)進(jìn)行一個(gè)比較準(zhǔn)確的控制,在控制過(guò)程中,采用反饋的方式對(duì)已經(jīng)存在的系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的取樣、比較、放大等環(huán)節(jié)從而能更好的把握好位置的控制,大大縮短了之間的效率問(wèn)題。為解決工業(yè)機(jī)器人的距離傳輸問(wèn)題提供了一種比較良好的解決方法。
[1]孫英飛.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展研究.羅愛(ài)華.科學(xué)技術(shù)與工程.2012-04
[2]劉海濤.工業(yè)機(jī)器人的高速高精度控制方法研究.華南理工大學(xué),2012-03.
[3]施文龍.六軸工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).武漢科技大學(xué) .2015-05.
On a new type of industrial robots each connection design of shaft
ZHU Ji-jin, XU Cheng, NING Jian-qiang. Guangdong Institute of Science and Technology, Guangdong Province, Dongguan 523083, China
In order to optimize the trajectory of the industrial robot, further shortening the distance between sports, can in the shortest possible time will be part of the operation of mechanical arm part of the movement to the working position, adopted this design. Popular robot joints of the general use similar people or animals design, so as to achieve the goal of sports. This design adopts the pendulum directly exercise way to achieve a wide range of movement, through the adoption of the axis of the two activities can carry on the omni-directional mobile is very good, as a type of type design, use of this kind of design can greatly save time, and can save material, at the same time, better achieve the goal of effective control.
Pendulum; The omni-directional mobile; Machine shaft connection
TP242
A
1009-5624-(2016)03-0027-03