机械手和负载传送的优化方案

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：图3.120清楚地表明，除了机器人在每次移动操作期间的自身负载外，还要移动机械手的质量。图3.120机器人手部法兰盘载荷的计算及手臂质量的图解对于图3.121所示的示例，红色标记的机械手重心和工件组合的重心超过了可承载的负载能力。一个1 kg重的机器人装载在这样的配置中，必须减少其负载以避免损坏。同时，制造商假定机械手能够可靠地保持其有效载荷，而不会在工件加速过程中失去抓取力。

问题相当简单——机械手质量降低了搬运系统的负载能力，因为它有自重的作用，必须移动，尽管它对搬运工件本身没有真正的好处。机器人领域一直致力于提高有效载荷与运动质量的比例。机器人的手臂越轻，机械手的质量就越小。第2章所述，重点是对于每循环一个工件或多个工件优先选择高节拍效率。

图3.120清楚地表明，除了机器人在每次移动操作期间的自身负载外，还要移动机械手的质量。这意味着，从能源效率的角度来看，机械手的轻型结构也是其固有目标。

当我们考虑机械手质量和机械手结构与工件几何结构的结合时，惯性和质心更为重要。从物理角度来看，机器人无法保持和移动法兰盘上所有类型的负载是合乎逻辑的。负载和法兰盘之间的距离在这里特别重要，随着负载从法兰盘上被抓取点越远，法兰盘上的等效力矩越大。因此，每种机器人类型都有来自运动关节制造商的数据，这些数据既包括机器人可承载的外部负载，也包括从法兰盘中心点到各个方向上的负载距离。

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图3.120　机器人手部法兰盘载荷的计算及手臂质量的图解

对于图3.121所示的示例，红色标记的机械手重心和工件组合的重心超过了可承载的负载能力。机器人数据表中给出的1 kg有效载荷在X向距离约78 mm，Y向距离约10 mm的情况下无法保证。一个1 kg重的机器人装载在这样的配置中，必须减少其负载以避免损坏。在右图所示的例子中，根据制造商的要求，机器人的负载必须减少到0.5 kg。此减少值只是一个指示，因为应用情况极为多样，并且根据运动节拍有显著差异。运动关节的制造商针对临界情况（如应用中降低了手轴的加速度）需要进行特殊审核。

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图3.121　机械手和工件在X和Y方向的质心距离法兰盘的直线距离

对于一些机器人制造商来说，为了运动的安全，机械手的质量惯量和有效载荷也要输入到机器参数中。过高的质量或转动惯量会对传动机构和所有机器人驱动部件造成压力。这些因素和相关的加速度会导致磨损增加。

程序也可以存储在机器人控制单元上，用于测量机器人在测量周期中在有效负载和机械手方面对机器人上施加的压力。这些有助于优化机器人在特定应用中的搬运性能。

同时，制造商假定机械手能够可靠地保持其有效载荷，而不会在工件加速过程中失去抓取力。这种机械手的功能不直接由机器人监控，但必须始终保证。传感器系统通常在这里用作解决方案，将在以下章节介绍。

机械手和负载传送的优化方案

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