為什么要這款大負(fù)載協(xié)作機(jī)器人？
發(fā)布時(shí)間：2021-07-16 16:42:03 作者：顯揚(yáng)科技
知名電器生產(chǎn)經(jīng)理說(shuō)：“我們?cè)诋a(chǎn)線(xiàn)上，部署了節(jié)卡協(xié)作機(jī)器人JAKA Zu 12，運(yùn)行效果遠(yuǎn)超預(yù)期。JAKA Zu 12在臂展如此長(zhǎng)的情況下，末端定位精度還這么高，并且末端運(yùn)行超平穩(wěn)、占地面積小、安全性高，不僅提高了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度，還改善了作業(yè)人員的工作環(huán)境。”
對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，大負(fù)載的機(jī)器人控制難度會(huì)更大，這極大影響了機(jī)器人的效率和穩(wěn)定性。其主要原因如下：
• 機(jī)器人在低速區(qū)，靜摩擦、動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩切換的時(shí)候，輸入軸在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸可能呈現(xiàn)出一快一慢的跳躍式運(yùn)動(dòng)，而且負(fù)載越重，正壓力、摩擦力都會(huì)增大，“爬行”現(xiàn)象還會(huì)表現(xiàn)得更明顯。
• 傳統(tǒng)的機(jī)器人編碼器安裝在減速機(jī)輸入側(cè)，但是減速機(jī)多少都有背隙，隨著臂展的變長(zhǎng)，背隙造成末端點(diǎn)位的偏差也會(huì)隨之放大。
• 機(jī)器人連桿截面的扭轉(zhuǎn)剛度是一定的，隨著臂展的變長(zhǎng)，末端的扭轉(zhuǎn)角度加大，這會(huì)降低整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈的諧振頻率，進(jìn)而影響到伺服的控制帶寬，降低了控制性能、精度。
• 實(shí)際應(yīng)用中，大負(fù)載機(jī)器人隨著慣量增大，系統(tǒng)的固有頻率降低，響應(yīng)速度變慢，穩(wěn)定性變差，超調(diào)量變大。
• 機(jī)器人沒(méi)有主動(dòng)安全防護(hù)功能。
為解決上述痛點(diǎn)，節(jié)卡機(jī)器人自主研發(fā)了如下三大核心技術(shù)：
【01 雙編碼器全閉環(huán)控制】
JAKA Zu 12產(chǎn)品經(jīng)理說(shuō)：“在設(shè)計(jì)JAKA Zu 12的過(guò)程中，我們特別著重它的工作范圍、有效負(fù)載和運(yùn)行性能。JAKA Zu 12自重41kg，負(fù)載可達(dá)12kg，工作半徑1327mm，采用高性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及先進(jìn)的伺服技術(shù)，具有更安全、高負(fù)載、高精度的優(yōu)勢(shì)。”
節(jié)卡機(jī)器人伺服驅(qū)動(dòng)器采用高分辨率的雙編碼器全閉環(huán)控制策略，在減速機(jī)輸入、輸出側(cè)各安裝一個(gè)編碼器，內(nèi)環(huán)保證動(dòng)態(tài)跟蹤，外環(huán)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。這樣減速機(jī)的背隙、摩擦力變化導(dǎo)致的跳動(dòng)，都處于位置閉環(huán)之內(nèi)，既提高了精度的問(wèn)題，又解決了“爬行”的問(wèn)題；在減速機(jī)輸出側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)±0.002°機(jī)械角的單軸點(diǎn)位控制精度，JAKA Zu 12的重復(fù)定位精度高達(dá)0.024mm。
【02 動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩前饋】
基于節(jié)卡機(jī)器人動(dòng)力學(xué)控制功能，在任何負(fù)載、速度、姿態(tài)下，都可以預(yù)測(cè)出各個(gè)關(guān)節(jié)應(yīng)該輸出的力矩。
通過(guò)動(dòng)力學(xué)轉(zhuǎn)矩前饋，疊加伺服本身的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)高精度閉環(huán)控制；這種控制策略的優(yōu)勢(shì)，就在于通過(guò)準(zhǔn)確的動(dòng)力學(xué)模型來(lái)保證位置的跟蹤，從而削弱機(jī)械諧振頻率、慣量匹配問(wèn)題對(duì)控制的影響。
得益于此，JAKA Zu 12可以在正裝、側(cè)裝、倒裝的底座上進(jìn)行作業(yè)，對(duì)部署環(huán)境的要求更低，而對(duì)底座的剛度要求，也遠(yuǎn)沒(méi)有傳統(tǒng)機(jī)器人高。
【03 安全控制策略-力矩限制 & 碰撞檢測(cè)】
傳統(tǒng)機(jī)器人一般只做位置控制，沒(méi)有碰撞檢測(cè)安全功能，所以當(dāng)高負(fù)載機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，一旦碰到人，會(huì)非常危險(xiǎn)。
節(jié)卡機(jī)器人支持輸出力矩限制和碰撞檢測(cè)的功能，在對(duì)機(jī)器人的輸出力矩進(jìn)行限制的同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)位置控制。
如果機(jī)器人與周?chē)h(huán)境發(fā)生碰撞，機(jī)器人會(huì)迅速停止，并往反方向進(jìn)行反彈，這樣可以把碰撞造成的傷害降到最低；同時(shí)，發(fā)生碰撞后，用很小的外力還可以推動(dòng)機(jī)器人，這樣即便有人被機(jī)器人卡住，還可以保證人身安全。
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應(yīng)用場(chǎng)景：汽車(chē)制造行業(yè) | 3C行業(yè) | 電子電氣 | 機(jī)械加工 | 液晶半導(dǎo)體 | 食品加工行業(yè) | 醫(yī)藥行業(yè) | 化工行業(yè) | 教育行業(yè) | 生活 | 其他行業(yè)
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