机器人关节模组有什么推荐?

深圳市泰科智能伺服科技有限公司

  RJS-II系列关节模组是泰科智能推出的一款基于模块化理念设计、轻巧、高精度的协作机器人关节,一体化集成的RJS-II不仅结构尺寸更小,性价比更高,为您解决机器人在更多复杂环境中的适应性和稳定性。

  采用传统抱闸提高了机器人在工作环境中的制动性能

  编码器保障机器人定位更精准、运行轨迹的稳定性更好常规供电常规为48VDC供电,24~60VDC之间供电可选小巧轻便减速器采用中空超扁平设计,结构更紧凑,整机更小巧,关节自重更轻可选通信EtherCAT,CANopen通信可选,支持大部分主流机器人控制器

  【机械尺寸外形图】

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  •   包括机器人的力、速度、动量等限制。
  •   可以限制各个关节的最大速度、运动范围。
  •   通过UR的手持控制面板PolyScope可以建立安全区域,每个boundaries相当与一堵虚拟的墙,当机器人越过墙的边界,则会触发缩减模式(Reduced Mode),此模式下机器人的力和速度会受到限制,以适应安全协作的要求。
  •   层级安全区的建立通过UR提供的Safety I/O接口来实现。
      UR提供了三种可供使用的模式:分别为:Normal mode(正常模式)Reduced mode(减速模式)Safeguard stop(安全防护停止)
  •   UR机器人本体并不具备探测障碍物距离的传感器,想要建立层级安全区可以使用一些外围的检测设备,如激光雷达,光栅,压力垫
      通过激光雷达等距离传感器,设置障碍物(人)进入某个范围后,分别触发UR机器人的三种对应模式,如下图所示,可以规定当人处于绿色区域时,触发正常模式,此时机器人的速度和力将不受到限制;当人进入黄色或者橙色区域,触发缩减模式,此时机械臂将减速运行,力矩、功率等也相应减小,以满足安全人机协作要求;当人进入红色区域,机器人触发safeguard stop模型,该模式下机器人停止运动,当人离开该区域后,机器人恢复运动。

       关于UR系列机器人的碰撞检测方法一直存在争议,由于UR机器人本身并为配备任何力矩传感器,所以可以确定的是UR机器人采用的是无传感碰撞检测方法。
  传统碰撞检测算法的一般思想是通过建立机器人的动力学模型来估算机器人的理论力矩,再与通过真实力矩的采样值的差值大小来确定机器人是否发生碰撞。获取真实的力矩一般需要加装关节力矩传感器,而无传感器碰撞检测方法则是通过机器人本体来得到真实力矩,如通过驱动器反馈的电流来估计机器人的力矩大小。
  有一种猜想是UR机器人通过双编码器来实现力矩的估计。因为力矩传感器的基本原理就是利用弹性体的形变来估计力矩,谐波减速器本身即可看作是一个弹性体,因此通过机械臂输入端和输出端的双编码器差值得到谐波减速器的弹性形变,进而即可得到关节受到的力矩,从而判断机器人是否发生碰撞。但谐波减速器的刚性很大,而且存在摩擦力的影响,其次编码器的精度也有限,所以UR是否采用此方法有待商榷。个人认为应该是采用电流环的方式
  还有一种猜想是,UR只测量实际的末端执行器姿态和期望的姿态之间的距离,来估计是否发生碰撞,详情请看CoRoETS的实验。

  • momentum”,即虽然UR拥有碰撞检测功能,但也不能完全消除动量对人造成的冲击。当机器人高速运转时,如果碰到工作空间内的人,即使能够在检测到碰撞时停止,但在一瞬间的冲击力依然十分巨大,远超过其安全阈值(150N以下)。


  ABB的YUMi协作机器人与2015年发布,其协作方式不同于UR,它完全抛弃了安全区设置的方法,而是直接使用碰撞检测来实现安全的人机协作。YUMi的碰撞检测方法是基于电流环式的无传感碰撞检测方法。电流环式碰撞检查的基本思想是机器人在碰撞时驱动器反馈的电流会发生变化,捕捉这种变化便能检测出机器人是否发生碰撞。
上图来自知乎用户[桂凯]的优秀回答
  上图是一个机器人关节的简化模型,其中弹簧指代关节中柔性原件,当对此关节连杆处施加外力时,由于弹性元件的影响,其外力变化被电机感知的过程必然存在一定的滞后,使电流环无法实时的检测碰撞;其次,传动链中的摩擦力不容忽视,如果传动链中的摩擦力很大,可能在连杆末端施加外力,而电机反馈的电流却不存在任何变化,例如在机械臂掉电的情况下我们去用力推动机械臂,而机械臂却不会运动,这正是由于传动链中摩擦力造成的影响,因此采用电流环式的方法进行碰撞检测仍然面临着检测精度差、灵敏度差、以及检测范围有限等问题。YUMi由于自身负载小(末端负载仅为0.5kg)、轻量等特点,在使用电流环式进行碰撞检测时依然能都达到很好的检测精度。
  其次,YUMi拥有轻量化的刚性镁铝合金骨架以及被软性材料包裹的塑料外壳,能够很好地吸收对外部的冲击。

       这是KUKA用在LBR iiwa机器人上的一个安全系统,包含KUKA Sunrise.SafeOp-eration 操作系统的全部功能。各大厂商的协作机器人安全系统大同小异,内置的功能基本与UR类似,都是实现如机器人速度、力限制、安全区划分等功能,这里不详细展开。

       LBR iiwa的碰撞检测方法是基于关节力矩传感器的方法,而且在每个关节处都安装有力矩传感器,共计7个。据说这些传感器的成本就超过机器人的一半,所以KUKA LBR iiwa的价格相对其他协作机器人是更贵的,高达70000美元(折合人民币约50W),而UR系列中负载最大的UR10售价也仅为40000美元。但更多传感器的引入也使得LBR iiwa的碰撞检测更加灵敏,拖动示教更容易,安全性更高。

       FAUNC的碰撞检测方法也比较特殊,既不同于UR机器人的无传感碰撞检测方法,也不同于KUKA LBR iiwa机器人在每个关节处都安装扭矩传感器的方法,FANUC CR-35iA本身就安装在一个大的力矩传感器上,该传感器位于机器人的基座部分。


  MRK SYSTEM 是德国一家工业机器人技术整合公司,为企业提供自动化解决方案,并专注于人机安全协作系统的研发,赋予传统工业机器人安全协作的能力。

pads),垫子内装有触觉传感器和电容式距离传感器,触觉传感器用于碰撞检测,而电容式距离传感器能够根据电场的变化检测到人的存在,在不发生碰撞的情况下安全停止。
  个人认为这是一种极好的人机协作方式,毕竟在不发生的碰撞时就可以预测碰撞,比真实碰撞发生时才检测到碰撞要安全的多。末端执行器处安装有一个可变径式法兰盘,用于检测末端执行器发生的碰撞,当法兰盘接受超过120N的力时,会给控制系统发出停止信号。


  这次festo也开发了一款协作机器人产品BionicCobot,这款协作机器人几乎完全不同与先进市场中的任何一款协作机器人,它完全抛弃了电机驱动的方式,而是采用了气压驱动,当然不出意料的是这款机器人依然采用了仿生技术,其模拟人手臂进行运动控制的原理:肱二头肌和肱三头肌控制。当人提重物时,肱二头肌收缩,肱三头肌放松,当下拉物体时则相反,BionicCobot的每个关节装有一个气动半回转驱动器,它由两个气源管路提供动力,当抓取重物时,一个起源管路充气,另一个放气,模拟肌肉的收缩过程。

       此外,其每个关节都装有一对压力传感器,用于检测机械臂的碰撞和外界压力的变化,实现安全人机协作。不过该机器人的负载仅为1.5kg,重复定位精度0.1mm,与UR系列相当。

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  协作机器人一体化关节模组研发平台,高度集成了无框直驱力矩电机、低压直流驱动器、谐波减速机、制动器等结构。高度集成的一体化设计,降低了客户在研发机器人过程中研发人员和时间的投入,简化了供应链管理及质量管理综合成本,从而实现新型机器人产品的快速上市;位于昆山市玉山镇玉带西路99号A栋5009室。

1.采用专业设计的新型无框架直驱力矩电机

3.双反馈系统,包含电机换相用增量编码器,减速机输出端用单圈绝对值编码器

4.集成专用紧凑型低压直流驱动器

5.采用断电式制动器,由内驱电子部件控制

6.标准机械接口和电气接口

8.模组内部是有可用于穿过线缆的空心轴腔体

1.采用全新高性能无框伺服电机,结合专用谐波减速器,发挥优效率并保障高质量稳定运行

2.最大扭矩达到谐波减速器的峰值性能

3.实现更大的连续转矩输出,同时有效控制电机温升和谐波减速器温升,保障整体使用寿命

4.L形外壳,方便与底座和手臂安装连接

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