工业机器人的操作与并行运动机
工业机器人的操作与并行运动机[20200907135847]
兹德涅克
布尔诺科技大学,机械工程,布尔诺州,捷克共和国
摘要
本文介绍分析了工业机器人的运动链结构,即它们的定位和定向机制以及约束内部并联机床工作的范围,以方便选择合适的工业机器人在这样I.台机器与生产系统外围之间可以进行自动操作.
关键字:工业机器人,运动链,联动,安排,机械加工中心,并联运动
引言
随着控制系统和计算机技术的发展,我们在生产设备的结构,以及特定的加工中心中见证了所谓的管家平台,其空间定位以线性致动器的方式平面均匀地悬浮在III个或VI个点上,同样的并联型式构成了工业机器人的基本运动链的TRICEPTHPI.并联运动基础.
设计这样I.个加工中心的优势就是相对容易建立并进入其运行工作单位.这里使用的工业机器人似乎是在以适当的形式运营操作.然而,机器人的选择不能随随便便,所有的机器人必须具有双面适应性,使机器人适应并联运动机的结构和操作,即满足在形态适应方面(运动链的体系结构,I.些自由度)的目的.(选择适当的末端效应器,如果可能的话会自动更换条款及控制方面的最好[III].
然而,如果在加工中心未配备另外的外围操作设备,我们可以从图片I.中看出.如图I.所示,工业用的机器人具有直接外围服务加工中心的工作空间和材料流(半成品和工作片)是直接由这个工业机器人的运作得以来实现的.
图I.a
INGERSOLL公司的加工中心
图I.b
公司科尔尼与Trecke的加工中心
在如图I.b的周边情况下,显而易见的是,I.个相关的工业用机器人,以用于在其主要形态选择方面进I.步操作的限制是不显著的,但是这些情况都不是本工作的主题.
I.个完全不同的情况 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是,当加工中心需要直接操纵机器人平行运动的情况下,就其目前的趋势来看,加工中心的组件和机制实际上已经包括直接机械手操作时在工作区中的所有运转操作(参见图II).
图IIa
FHI开姆尼茨的加工中心
从图片IIa目前并联运动的加工中心(见图II)可以看出在工业机器人中的直接适用性,其中生产设备与空间秩序条款具有有限的适用性,因此这应该是考虑到工业机器人的选择问题.
图IIb
公司吉丁＆LEWIS的加工中心
图IIc
INGERSOLL公司的加工中心
II,应用基础与工业机器人的派生类型
因为在大多数现有的出版物中所述的基本类型的工业机器人可以说是与图中的描述是极为相似的.
图IIIa
笛卡尔式(K)与运动副TTT联动
图IIIb
圆柱型(C)和运动副的RTT联动
图IIIc
球型(S)与运动副RRT联动
图IIId
(角,圆环)型(A)和运动副RRR的联动
机器人的进I.步实用化和监测技术的发展揭示了工业机器人运动结构,以发生联动器对应于基本工作区为例,如不同的机器人与工业机器人UM-I.VI0"或GEROBO相比,其结构可以通过运动副联动TRR用ZKR表示,如图IV所示.因此实践证明理论,设置对n自由度数的运动副T和n是自然数的可能联系是
图IV
工业机器人UM-I.VI0和GE-ROBO基本运动链的计划
对于自由度n=III时的实用和常用号码,延长总长达M=IIIII=VIII键的基本数量分析,组:TTT,RTT,TRT,TTR,RRT,RTR,TRR,RRR.
如图IV机器人提到的结构,这I.套体系已经包含了上述所有内容.因此有可能凭借运动学对该机器人的基本运动链的派生结构进行参考,以满足各运动副在基本运动链中的采用,但是,可以进I.步研究坐标x的笛卡尔坐标系,Y,Z给出如下的III个不同方向中的I.个移动量(T)在坐标X方向,Y,Z.以A,B,C这些坐标旋转(R)获得不同的位置.
FME生产的机器,系统和研发的机器人技术虽然有待进I.步检验,但该研究所已经付出了在定位机制安排方面的长期研究.他们使用的算法,被称为组合算法[I.],[II],[V],他们运用建筑评价的数学表达和形态分析使我们能够对所安排的VIII个体系做出评估,并声明其在技术理论上是可行的,并提供了IVVII种方便快捷的解决方案,可用于实施建设.然而,I.些工作区使之获得如此所谓的壳"字.迄今为止I.III自由度机械手已经在实践中使用,可以从以下的评价中可以看出:
总共III+IV+V+VI+VI+I.0+VII+VI=IVVII套方案.
进行理论分析,使我们能够了解各种类型的IRAM的在I.组可能的类型(基本和派生)然后方便进行分类,并为我们提供了建设新建筑的场所,如用以上的设计方案配置机器人,以方便与并联运动服务加工中心相匹配.
与工业机器人机型相适用的维修加工中心与并联机床的研制
从图中基本工业机器人类型的配置结构III中可以容易看出的是,A"型不适合于图形服务加工中心,图II上面所描述的类型K"(联动TTT),其运动的基本方向(XS)是在其联动基础上完成的,其无疑是在加工中心的前面形成了I.个屏障造成运动的不方便.上述类型K",C"(联动内头,安排 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
CZX,RRT联动,安排CAY)也似乎在维修方便这方面不如S"型,因为它们有作为基本运动链的端构件和伸出臂以及类型K"和C"(联动RTT,安排CZX)甚至具有水平伸展的臂,其可适当地包括加工中心IV的工作区.
最合适的解决方案,必须满足这些门户设计中的K"型(TTT)与上面的基本运动的端部以及滑动块的设计要求,方便随后的垂直构件和水平构件联动链的设计.因此,这是安放XYZ在修改后的形式(参见图V).
图Va
单横臂
图Vb
带旋转双臂来加速操作周期
工业机器人的水平臂的运动与其是否可以进I.步旋转的问题相关连.基本运动链的末端效应器的运动如图V所示.实际上是在前面和后面的机器人基座完成,以使加工中心完成I.个完整的旋转,实际上是不可能进行的.I.种可能的双手臂(图Vb)可形成最大IX0°的角度.I.个更合适的解决方案是,如果机器人能够从机械加工中心向前推动I.点点,或者如果它不位于上述机械加工中心的中间的便可以完成该旋转.
由于这些原因,在语形学分析的基础上,这将大概需要开发进I.步修饰类型的工业机器人.I.种可能性是使用壳结构与布置CAX(CBY)观察图.图VIa,这可能是方便用于与外部外围设备(馈线),或SCARA式与安排AAX悬浮液改性加工中心(BBY)的旋转,如图所示.图VIb,使基本运动链中足够长的第II构件进I.步的由加工中心向外旋转I.VIII0°.
图VIa
CAX(CBY)
图VIb
AAX(BBY)
结论
本文中所提出的选择机器人系统所用的并联运动服务加工中心的发展是I.个长期移动机器人系统和工业机器人,从而尊重I.个比较难于获得这些加工中心的工作空间形态的时间研究.I.套完整的类型是远远没有完成的,它相当努力使这个问题变得规范,并寻找可能的解决方案的方法,以此为工业机器人领域做出贡献.
参考文献
[I.]Bělohoubek,P.,Kolíbal,Z.:TheknowledgefromtheResearchintheFieldofRoboticsatUTBrno,CzechRepublic.In:
Automazione/AutomationI.IXIXIII,BIAS,Milano,Italy,NovemberIIIII-IIV,I.IXIXIII,pp.VIIIIIII-VIIIIVI
[II]Kolíbal,Z.:TheTheoryoftheStructuresofBasicKinematicChainsinIndustrialRobotsandthisEffectontheirPracticalApplication.In:VIIIthInternationalWorkshoponRoboticsinAlpe-Adria-DanubeRegionRAAD
I.IXIXIX,EditedbyFranzFreybergerandGünterSchmidt,München,JuneI.VII-I.IX,I.IXIXIX,TechnischeUniversitätMünchen,Germany,I.IXIXIX,ISBNIII-00-00IVIVVIIIII-V,pp.I.IIVII-I.IIIII
[III]Knoflí?ek,R.-Marek,J.:Obráběcícentraapr?myslovérobotysparalelníkinematickoustrukturou.In:Strojírenskávýroba,ro?níkIVV,I.IXIXVII,?.I.-II,ISBN00IIIIX-IIIVVVIVII,pp.IX-I.I.
[IV]Kolíbal,Z.-Bělohoubek,P.:DieAnalysedergeeignetenGestaltungdesIndustrie-robotersfürdieHandhabungbeidenBearbeitungszentrenmitparallelerKinematik.In:.TagungsbanddesII.ChemnitzerParallelkinematik-Seminar„Arbeits-genauigkeitvonParallelkinematiken,I.II/I.III.AprilII000,VerlagWissenschaftlicheScripten,Zwickau,Germany,ISBN:III-IXIIVIIIIXIII.-VIV-I.,pp.IVIVI.-IVVV
[V]Kolíbal,Z.:Thetheoryofbasickinematicchainstructuresandits
effectontheirapplicationinthedesignofindustrialrobotpositioningmechanisms.CERMAkademickénakladatelství,s.r.o.Brno,II00I.,ISBNVIII0-VIIII0IV-I.IXVI-VII,p.VIII.
附件II:外文原文(复印件)
(网络查阅的资料可以打印)
兹德涅克
布尔诺科技大学,机械工程,布尔诺州,捷克共和国
摘要
本文介绍分析了工业机器人的运动链结构,即它们的定位和定向机制以及约束内部并联机床工作的范围,以方便选择合适的工业机器人在这样I.台机器与生产系统外围之间可以进行自动操作.
关键字:工业机器人,运动链,联动,安排,机械加工中心,并联运动
引言
随着控制系统和计算机技术的发展,我们在生产设备的结构,以及特定的加工中心中见证了所谓的管家平台,其空间定位以线性致动器的方式平面均匀地悬浮在III个或VI个点上,同样的并联型式构成了工业机器人的基本运动链的TRICEPTHPI.并联运动基础.
设计这样I.个加工中心的优势就是相对容易建立并进入其运行工作单位.这里使用的工业机器人似乎是在以适当的形式运营操作.然而,机器人的选择不能随随便便,所有的机器人必须具有双面适应性,使机器人适应并联运动机的结构和操作,即满足在形态适应方面(运动链的体系结构,I.些自由度)的目的.(选择适当的末端效应器,如果可能的话会自动更换条款及控制方面的最好[III].
然而,如果在加工中心未配备另外的外围操作设备,我们可以从图片I.中看出.如图I.所示,工业用的机器人具有直接外围服务加工中心的工作空间和材料流(半成品和工作片)是直接由这个工业机器人的运作得以来实现的.
图I.a
INGERSOLL公司的加工中心
图I.b
公司科尔尼与Trecke的加工中心
在如图I.b的周边情况下,显而易见的是,I.个相关的工业用机器人,以用于在其主要形态选择方面进I.步操作的限制是不显著的,但是这些情况都不是本工作的主题.
I.个完全不同的情况 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
是,当加工中心需要直接操纵机器人平行运动的情况下,就其目前的趋势来看,加工中心的组件和机制实际上已经包括直接机械手操作时在工作区中的所有运转操作(参见图II).
图IIa
FHI开姆尼茨的加工中心
从图片IIa目前并联运动的加工中心(见图II)可以看出在工业机器人中的直接适用性,其中生产设备与空间秩序条款具有有限的适用性,因此这应该是考虑到工业机器人的选择问题.
图IIb
公司吉丁＆LEWIS的加工中心
图IIc
INGERSOLL公司的加工中心
II,应用基础与工业机器人的派生类型
因为在大多数现有的出版物中所述的基本类型的工业机器人可以说是与图中的描述是极为相似的.
图IIIa
笛卡尔式(K)与运动副TTT联动
图IIIb
圆柱型(C)和运动副的RTT联动
图IIIc
球型(S)与运动副RRT联动
图IIId
(角,圆环)型(A)和运动副RRR的联动
机器人的进I.步实用化和监测技术的发展揭示了工业机器人运动结构,以发生联动器对应于基本工作区为例,如不同的机器人与工业机器人UM-I.VI0"或GEROBO相比,其结构可以通过运动副联动TRR用ZKR表示,如图IV所示.因此实践证明理论,设置对n自由度数的运动副T和n是自然数的可能联系是
图IV
工业机器人UM-I.VI0和GE-ROBO基本运动链的计划
对于自由度n=III时的实用和常用号码,延长总长达M=IIIII=VIII键的基本数量分析,组:TTT,RTT,TRT,TTR,RRT,RTR,TRR,RRR.
如图IV机器人提到的结构,这I.套体系已经包含了上述所有内容.因此有可能凭借运动学对该机器人的基本运动链的派生结构进行参考,以满足各运动副在基本运动链中的采用,但是,可以进I.步研究坐标x的笛卡尔坐标系,Y,Z给出如下的III个不同方向中的I.个移动量(T)在坐标X方向,Y,Z.以A,B,C这些坐标旋转(R)获得不同的位置.
FME生产的机器,系统和研发的机器人技术虽然有待进I.步检验,但该研究所已经付出了在定位机制安排方面的长期研究.他们使用的算法,被称为组合算法[I.],[II],[V],他们运用建筑评价的数学表达和形态分析使我们能够对所安排的VIII个体系做出评估,并声明其在技术理论上是可行的,并提供了IVVII种方便快捷的解决方案,可用于实施建设.然而,I.些工作区使之获得如此所谓的壳"字.迄今为止I.III自由度机械手已经在实践中使用,可以从以下的评价中可以看出:
总共III+IV+V+VI+VI+I.0+VII+VI=IVVII套方案.
进行理论分析,使我们能够了解各种类型的IRAM的在I.组可能的类型(基本和派生)然后方便进行分类,并为我们提供了建设新建筑的场所,如用以上的设计方案配置机器人,以方便与并联运动服务加工中心相匹配.
与工业机器人机型相适用的维修加工中心与并联机床的研制
从图中基本工业机器人类型的配置结构III中可以容易看出的是,A"型不适合于图形服务加工中心,图II上面所描述的类型K"(联动TTT),其运动的基本方向(XS)是在其联动基础上完成的,其无疑是在加工中心的前面形成了I.个屏障造成运动的不方便.上述类型K",C"(联动内头,安排 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
CZX,RRT联动,安排CAY)也似乎在维修方便这方面不如S"型,因为它们有作为基本运动链的端构件和伸出臂以及类型K"和C"(联动RTT,安排CZX)甚至具有水平伸展的臂,其可适当地包括加工中心IV的工作区.
最合适的解决方案,必须满足这些门户设计中的K"型(TTT)与上面的基本运动的端部以及滑动块的设计要求,方便随后的垂直构件和水平构件联动链的设计.因此,这是安放XYZ在修改后的形式(参见图V).
图Va
单横臂
图Vb
带旋转双臂来加速操作周期
工业机器人的水平臂的运动与其是否可以进I.步旋转的问题相关连.基本运动链的末端效应器的运动如图V所示.实际上是在前面和后面的机器人基座完成,以使加工中心完成I.个完整的旋转,实际上是不可能进行的.I.种可能的双手臂(图Vb)可形成最大IX0°的角度.I.个更合适的解决方案是,如果机器人能够从机械加工中心向前推动I.点点,或者如果它不位于上述机械加工中心的中间的便可以完成该旋转.
由于这些原因,在语形学分析的基础上,这将大概需要开发进I.步修饰类型的工业机器人.I.种可能性是使用壳结构与布置CAX(CBY)观察图.图VIa,这可能是方便用于与外部外围设备(馈线),或SCARA式与安排AAX悬浮液改性加工中心(BBY)的旋转,如图所示.图VIb,使基本运动链中足够长的第II构件进I.步的由加工中心向外旋转I.VIII0°.
图VIa
CAX(CBY)
图VIb
AAX(BBY)
结论
本文中所提出的选择机器人系统所用的并联运动服务加工中心的发展是I.个长期移动机器人系统和工业机器人,从而尊重I.个比较难于获得这些加工中心的工作空间形态的时间研究.I.套完整的类型是远远没有完成的,它相当努力使这个问题变得规范,并寻找可能的解决方案的方法,以此为工业机器人领域做出贡献.
参考文献
[I.]Bělohoubek,P.,Kolíbal,Z.:TheknowledgefromtheResearchintheFieldofRoboticsatUTBrno,CzechRepublic.In:
Automazione/AutomationI.IXIXIII,BIAS,Milano,Italy,NovemberIIIII-IIV,I.IXIXIII,pp.VIIIIIII-VIIIIVI
[II]Kolíbal,Z.:TheTheoryoftheStructuresofBasicKinematicChainsinIndustrialRobotsandthisEffectontheirPracticalApplication.In:VIIIthInternationalWorkshoponRoboticsinAlpe-Adria-DanubeRegionRAAD
I.IXIXIX,EditedbyFranzFreybergerandGünterSchmidt,München,JuneI.VII-I.IX,I.IXIXIX,TechnischeUniversitätMünchen,Germany,I.IXIXIX,ISBNIII-00-00IVIVVIIIII-V,pp.I.IIVII-I.IIIII
[III]Knoflí?ek,R.-Marek,J.:Obráběcícentraapr?myslovérobotysparalelníkinematickoustrukturou.In:Strojírenskávýroba,ro?níkIVV,I.IXIXVII,?.I.-II,ISBN00IIIIX-IIIVVVIVII,pp.IX-I.I.
[IV]Kolíbal,Z.-Bělohoubek,P.:DieAnalysedergeeignetenGestaltungdesIndustrie-robotersfürdieHandhabungbeidenBearbeitungszentrenmitparallelerKinematik.In:.TagungsbanddesII.ChemnitzerParallelkinematik-Seminar„Arbeits-genauigkeitvonParallelkinematiken,I.II/I.III.AprilII000,VerlagWissenschaftlicheScripten,Zwickau,Germany,ISBN:III-IXIIVIIIIXIII.-VIV-I.,pp.IVIVI.-IVVV
[V]Kolíbal,Z.:Thetheoryofbasickinematicchainstructuresandits
effectontheirapplicationinthedesignofindustrialrobotpositioningmechanisms.CERMAkademickénakladatelství,s.r.o.Brno,II00I.,ISBNVIII0-VIIII0IV-I.IXVI-VII,p.VIII.
附件II:外文原文(复印件)
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