機器人的主要技術(shù)參數(shù)

　　機器人的技術(shù)參數(shù)反映了機器人可勝任的工作、具有的最高操作性能等情況，是設(shè)計、應(yīng)用機器人必須考慮的問題。機器人的主要技術(shù)參數(shù)有自由度、分辨率、工作空間、工作速度、工作載荷等。

　　1.自由度

　　機器人具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目。 機器人的自由度是指確定機器人手部在空間的位置和姿態(tài)時所需要的獨立運動參數(shù)的數(shù)目。手指的開、合，以及手指關(guān)節(jié)的自由度一般不包括在內(nèi)。。機器人的自由度數(shù)一般等于關(guān)節(jié)數(shù)目。 機器人常用的自由度數(shù)一般不超過5～6個。

　　2.關(guān)節(jié)（Joint）

　　即運動副，允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)。

　　3、工作空間

　　機器人手臂或手部安裝點所能達到的所有空間區(qū)域。其形狀取決于機器人的自由度數(shù)和各運動關(guān)節(jié)的類型與配置。機器人的工作空間通常用圖解法和解析法兩種方法進行表示。

　　4.工作速度

　　機器人在工作載荷條件下、勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內(nèi)所移動的距離或轉(zhuǎn)動的角度。

　　5.工作載荷

　　指機器人在工作范圍內(nèi)任何位置上所能承受的最大負載，一般用質(zhì)量、力矩、慣性矩表示。還和運行速度和加速度大小方向有關(guān)，一般規(guī)定高速運行時所能抓取的工件重量作為承載能力指標。

　　6.分辨率

　　能夠?qū)崿F(xiàn)的最小移動距離或最小轉(zhuǎn)動角度。

　　7.精度

　　重復(fù)性或重復(fù)定位精度：指機器人重復(fù)到達某一目標位置的差異程度。或在相同的位置指令下，機器人連 續(xù)重復(fù)若干次其位置的分散情況。它是衡量一列誤差值的密集程度，即重復(fù)度。

　　三、機器人常用材料

　　1）碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼 這類材料強度好，特別是合金結(jié)構(gòu)鋼，其強度增大了4～5倍，彈性模量E大，抗變形能力強，是應(yīng)用最廣泛的材料。

　　2）鋁、鋁合金及其他輕合金材料 這類材料的共同特點是重量輕，彈性模量E并不大，但是材料密度小，故E/ρ之比仍可與鋼材相比。有些稀貴鋁合金的品質(zhì)得到了更明顯的改善，例如添加3.2％（重量百分比）鋰的鋁合金，彈性模量增加了14％，E/ρ比增加了16％。

　　3）纖維增強合金 這類合金如硼纖維增強鋁合金、石墨纖維增強鎂合金等，其E/ρ比分別達到11.4×107和8.9×107。這種纖維增強金屬材料具有非常高的E/ρ比，但價格昂貴。

　　4）陶瓷 陶瓷材料具有良好的品質(zhì)，但是脆性大，不易加工，日本已經(jīng)試制了在小型高精度機器人上使用的陶瓷機器人臂樣品。

　　5）纖維增強復(fù)合材料 這類材料具有極好的E/ρ比，而且還具有十分突出的大阻尼的優(yōu)點。傳統(tǒng)金屬材料不可能具有這么大的阻尼，所以在高速機器人上應(yīng)用復(fù)合材料的實例越來越多。

　　6）粘彈性大阻尼材料 增大機器人連桿件的阻尼是改善機器人動態(tài)特性的有效方法。目前有許多方法用來增加結(jié)構(gòu)件材料的阻尼，其中最適合機器人采用的一種方法是用粘彈性大阻尼材料對原構(gòu)件進行約束層阻尼處理。

　　四、機器人主要結(jié)構(gòu)

　?、?、機器人驅(qū)動裝置

　　概念：要使機器人運行起來， 需給各個關(guān)節(jié)即每個運動自由度安置傳動裝置 作用：提供機器人各部位、各關(guān)節(jié)動作的原動力。

　　驅(qū)動系統(tǒng)：可以是液壓傳動、氣動傳動、電動傳動， 或者把它們結(jié)合起來應(yīng)用的綜合系統(tǒng); 可以是直接驅(qū)動或者是通過同步帶、鏈條、輪系、諧波齒輪等機械傳動機構(gòu)進行間接驅(qū)動。

　　1.電動驅(qū)動裝置

　　電動驅(qū)動裝置的能源簡單，速度變化范圍大，效率高，速度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯(lián)，直接驅(qū)動比較困難。

　　電動驅(qū)動裝置又可分為直流（DC）、交流（AC）伺服電機驅(qū)動和步進電機驅(qū)動。 直流伺服電機電刷易磨損，且易形成火花。無刷直流電機也得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 步進電機驅(qū)動多為開環(huán)控制，控制簡單但功率不大，多用于低精度小功率機器人系統(tǒng)。

　　電動上電運行前要作如下檢查：

　　1）電源電壓是否合適（過壓很可能造成驅(qū)動模塊的損壞）； 對于直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅(qū)動控制器上的電機型號或電流設(shè)定值是否合適（開始時不要太大）；

　　2）控制信號線接牢靠，工業(yè)現(xiàn)場最好要考慮屏蔽問題（如采用雙絞線）；

　　3）不要開始時就把需要接的線全接上，只連成最基本的系統(tǒng)，運行良好后，再逐步連接。

　　4）一定要搞清楚接地方法，還是采用浮空不接。

　　5）開始運行的半小時內(nèi)要密切觀察電機的狀態(tài)，如運動是否正常，聲音和溫升情況，發(fā)現(xiàn)問題立即停機調(diào)整。

　　2.液壓驅(qū)動

　　通過高精度的缸體和活塞來完成，通過缸體和活塞桿的相對運動實現(xiàn)直線運動。

　　優(yōu)點：功率大，可省去減速裝置直接與被驅(qū)動的桿件相連，結(jié)構(gòu)緊湊，剛度好，響應(yīng)快，伺服驅(qū)動具有較高的精度。

　　缺點：需要增設(shè)液壓源，易產(chǎn)生液體泄漏，不適合高、低溫場合，故液壓驅(qū)動目前多用于特大功率的機器人系統(tǒng)。

　　選擇適合的液壓油。 防止固體雜質(zhì)混入液壓系統(tǒng)，防止空氣和水入侵液壓系統(tǒng) 。機械作業(yè)要柔和平順機械作業(yè)應(yīng)避免粗暴，否則必然產(chǎn)生沖擊負荷，使機械故障頻發(fā)，大大縮短使用壽命。

　　要注意氣蝕和溢流噪聲。作業(yè)中要時刻注意液壓泵和溢流閥的聲音，如果液壓泵出現(xiàn)“氣蝕”噪聲，經(jīng)排氣后不能消除，應(yīng)查明原因排除故障后才能使用。 保持適宜的油溫。液壓系統(tǒng)的工作溫度一般控制在30～80℃之間為宜。

　　3.氣壓驅(qū)動

　　氣壓驅(qū)動的結(jié)構(gòu)簡單，清潔，動作靈敏，具有緩沖作用。 。但與液壓驅(qū)動裝置相比，功率較小，剛度差，噪音大，速度不易控制，所以多用于精度不高的點位控制機器人。