一文读懂工业机器人末端关节结构图

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    本文以KUKA为例,分协作机器人iiwa和传统机器人KR两个大系列。


协作机器人iiwa:

    当前主流的协作机器人都采用“模块化”思想的关节设计,采用直驱电机+谐波减速器的方式,每个关节的内部结构基本一致,只是大小不太一样,例如iiwa的每个轴基本都是下图这样:

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  每一个关节中都包含了电机、伺服驱动、谐波减速器、电机端编码器、关节端位置传感器和力矩传感器,电机和减速器采用直连。

  整个关节在机器人内部的布局如下:

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传统机器人KR:

  对于KR系列这一类的传统机器人来讲,末端的布局一般按照满足“三轴轴线交于一点”的基本原则来做,主要区别在于三个电机的布置和传动方式。

  KUKA之前的很多机器人都采用4、5、6三轴电机布置在小臂后方,通过同心轴+伞齿轮/同步带的方式传动到手腕的方式,以KR5为例:

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  三个电机的动力通过同心轴传到手腕,腕部结构如下:

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放大图:


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总结:

  近几年KUKA新推出的agilus系列机器人为了追求纤细紧凑的外表,采用了将4、5、6三轴电机内置在小臂内部的方式。

  其实就传统工业机器人来讲,各家主要的差别在于5轴和6轴的布置方式,外资品牌借助于深厚的设计功底和强大的定制能力,普遍采用齿轮或者同步带的方式用作动力传输,将电机布置的比较靠后,因此机器人小臂和手腕部位做的比较紧凑。

  而国产厂商受限于成品电机的尺寸、齿轮的精度和噪音、装配经验不足的问题,5、6轴多采用直连或者单同步带的方式,导致腕部尺寸普遍偏大。

  机械是一门博大精深的学科,可惜国内总是有一种“机械很简单”的论调。


2018年9月6日 19:56
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