對于工業機器人和制造加工、機器機械專業來講,所應用到的傳感器是很廣泛的,基本上可以涵蓋所有傳感器領域。這是傳感器行業發展的趨勢,也是未來智能行業發展的趨勢,在此我們不多作討論,先分享一下相關行業人員需要了解的工業機器人制造加工和機械專業知識:
工業機器人。
機器人驅動裝置的概念:為了讓機器人運轉,需要給每一個關節即每一個移動自由度的傳動裝置起作用:提供機器人每一個部位、每一個關節的原動力。
傳動系統:可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動,也可以是結合使用的綜合系統;可以是直接傳動,也可以是通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動裝置間接驅動。
電傳動裝置。
本實用新型具有能耗低、變速范圍廣、效率高、定位精度高等優點。但是,多與減速器相連,直接驅動是比較困難的。電傳動又可分為直流(DC)傳動、交流(AC)傳動和步進電機傳動。交流伺服電機的電刷容易磨損,產生火花。無刷型直流電動機的應用也越來越廣泛。步進電機的驅動以開環控制為主,控制簡單,功率不大,多用于低精度小功率機器人系統。
電力上機前要進行下列檢查:電源電壓是否合適(過壓可能會導致驅動模塊損壞);
對直流輸入的+/極性一定不能接錯,電機型號或驅動控制器上電流設置值是否合適(開始時不要太大);
在工業現場,控制信號線接合牢固,最好考慮屏蔽問題(如采用雙絞線);不要一開始就將需要接合的線全部接合起來,只接合到最基本的系統,運行良好后,再逐步接合。必須弄清楚是采用接地方式,還是采用浮地不接。運轉后的半小時內仔細觀察電機的運行狀況,如動作是否正常,聲音及溫升情況,發現問題立即停止調整。
液壓驅動是由高精度的缸體和活塞完成,通過缸體和活塞桿的相對運動,實現其直線運動。
好處:功率大,省去了減速機構與被驅動桿直接連接,結構緊湊,剛度好,響應速度快,伺服驅動精度高。
不足之處:需要增加液壓源,容易產生漏液,不適用于高低溫場合,所以目前液壓驅動多用于大功率機器人系統。選用適當的液壓油。不能將固體雜質混合到液壓系統中,防止空氣和水侵入。輕柔平順的機械操作應避免粗魯,否則必然會產生沖擊負荷,使機械故障頻繁發生,使用壽命大大縮短。小心氣蝕和溢流噪音。工作時要時刻注意液壓泵和溢流閥的聲音,如果液壓泵出現“氣蝕”噪音,經排氣后無法消除,應找出原因排除故障后再使用。維持適當的油溫。一般情況下,液壓系統工作溫度控制在30~80℃。
氣壓驅動裝置。
氣動裝置結構簡單、干凈、動作靈敏、有緩沖作用。但是與液壓傳動機構相比,功率小,剛度差,噪音大,速度不易控制,所以多用于點式控制機器人,精度不高。
具有速度快,系統結構簡單,易于維護,價格低廉等特點。適合中、小負荷使用的機器人。但是,由于難以實現伺服控制,多用于編程控制的機械手,如用于上下料、沖壓機器人等。
在大多數情況下,在實現兩位式或有限點位控制的中、小型機器人中使用。目前,控制裝置大多采用可編程控制器(PLC)。氣動邏輯元件可作為易燃、易爆場合的控制裝置。
機械人感應系統。
感官系統由內部感應器模塊和外部感應器模塊組成,以獲得內部和外部環境狀態的重要信息。
使用智能傳感器提高了機器人的靈活性、適應性和智能化水平。對于某些特殊信息的獲取,傳感器可比人類的感應更有效。
機器人位置檢測。
其中,位置反饋最常用于旋轉編碼器。光檢測器將光脈沖轉換為二進制波形。計算脈沖數來確定軸的轉角,根據兩個方波信號的相對相位來確定旋轉方向。
電感同步器輸出兩個模擬信號,即正弦信號和余弦信號。通過計算兩信號的相對幅值,確定軸的轉角。一般而言,感應同步器比編碼器可靠,但分辨率較低。
電壓表是位置檢測最直接的形式。其與電橋相連,能產生與軸轉角成比例的電壓信號。但由于分辨率低,線性性差,對噪聲敏感。
轉速表可輸出與軸速成比例的模擬信號。在無速度傳感器的情況下,通過對被測位置的時間差分,可獲得速度反饋信號。
機械人力測試。
力敏元件通常被安裝在以下的操作臂上:
安裝在連接式驅動器上??梢詼y量驅動/減速機構本身的力矩或輸出力。但是,終端執行機構與環境之間的接觸力并沒有得到很好的檢測。
安裝在末端執行機構和操作臂的末端關節之間,可稱為腕力傳感器。一般情況下,可以測量末端執行機構上三到六個力/力矩分量。
安裝于末端執行機構的“指尖”處。這些感覺很強的手指通常都裝有應變計,可以測量一到四個分力在指尖的作用。
環境與機器人的互動系統。
機器人-環境互動系統是指在工業機器人與外部環境設備之間實現連接和協調的系統。
工業機器人作為一個功能部件與外部設備進行集成,例如加工制造部件、焊接部件和裝配部件等?;蛘呤嵌鄠€機器人,多臺機床或設備,多個零件的存儲器等一體化。
也可以將多個機器人、多臺機床或設備、多個零件儲存裝置等組合成一個功能單元,用于執行復雜任務,人機對話系統的開發。
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