Met de snelle ontwikkeling van de robotica-industrie worden industriële robots op grote schaal gebruikt in verschillende industrieën, van material handling tot machine-onderhoud, van lassen tot snijden, van assemblage tot spuiten. We hebben ontdekt dat deze industriële robots verschillende vormen en functionele prestaties hebben. Dus wat bepaalt de flexibiliteit en het activiteitenbereik van industriële robots? Dit probleem is behoorlijk complex, maar er is een sleutelfactor die grotendeels de flexibiliteit en het bewegingsbereik van robots bepaalt, namelijk de mate van vrijheid van industriële robots, beter bekend als het aantal assen.
Wat zijn de vrijheidsgraden van industriële robots?
Meestal gebruikt als een technische indicator voor robots, weerspiegelt het de flexibiliteit van robotacties en kan het worden weergegeven door het aantal lineaire bewegingen, schommelingen of rotaties van de as. Het aantal gewrichten dat een robotmechanisme zelfstandig kan bewegen wordt de vrijheidsgraad van het robotmechanisme genoemd, afgekort als Vrijheidsgraad, afgekort als DOF. De huidige besturingsmethode die door industriële robots wordt gebruikt, is om elk gewricht op de robotarm te behandelen als een afzonderlijk servomechanisme, dat wil zeggen dat elke as overeenkomt met een server en dat elke server wordt bestuurd via een bus, die wordt bestuurd en gecoördineerd door de controller .
IS08373 legt industriële robots als volgt uit: "Robots hebben automatische besturing, herprogrammeerbaarheid en multifunctionele functies. De robotoperator heeft drie of meer programmeerbare assen. In industriële automatiseringstoepassingen kan de basis van de robot vast of verplaatsbaar zijn. Het is te zien dat het aantal assen van industriële robots is een belangrijke technische indicator.
De toepassing van robots met verschillende vrijheidsgraden in de industrie
Het aantal robotassen bepaalt de vrijheidsgraad. Is het beter om meer vrijheidsgraden te hebben? Hoe meer vrijheidsgraden, hoe dichter het bij de actiefunctie van de menselijke hand komt, en hoe beter zijn veelzijdigheid; Hoe meer vrijheidsgraden, hoe complexer de structuur en hoe hoger de algemene vereisten voor robots, wat een tegenstrijdigheid is in het ontwerp van robots. Naarmate het aantal assen toeneemt, neemt ook de flexibiliteit van de robot toe. In de huidige industriële toepassingen zijn drie-assige, vier-assige, vijf-assige dual-arm en zes-assige industriële robots de meest gebruikte, en de selectie van het aantal assen hangt meestal af van de specifieke toepassing. Dit komt omdat in sommige toepassingen geen hoge flexibiliteit vereist is, terwijl drie-assige en vier-assige robots een hogere kosteneffectiviteit hebben, en drie-assige en vier-assige robots ook aanzienlijke snelheidsvoordelen hebben. Als het alleen gaat om enkele eenvoudige toepassingen, zoals het oppakken en plaatsen van onderdelen tussen transportbanden, dan volstaat een vierassige robot. Als de robot in een nauwe ruimte moet werken en de robotarm moet draaien en omkeren, is een zesassige of zevenassige robot de beste keuze.
Momenteel worden robots met zes assen het meest gebruikt op industrieel gebied. Een industriële robot met zes gewrichten lijkt erg op een menselijke arm, met delen die gelijk zijn aan de schouders, ellebogen en polsen. De "schouders" worden meestal geïnstalleerd op een vaste basisstructuur. De functie van een menselijke arm is om de hand naar verschillende posities te bewegen, terwijl de functie van een robot met zes assen is om de eindeffector te verplaatsen en verschillende actuatoren te installeren die geschikt zijn voor specifieke toepassingsscenario's aan het einde van de robotarm, zoals grijpers, sproeilampen, boren en sproeiers om verschillende werktaken uit te voeren.
Onlangs hebben verschillende robotfabrikanten de nieuwste mens-machine-samenwerkende robots uitgebracht, die bijna allemaal industriële robots met redundante vrijheidsgraad met zeven assen gebruiken. Internationaal gerenommeerde robotfabrikanten hebben zich ingespannen om nieuwe producten voor zevenassige robots te lanceren om de high-end nieuwe markt te veroveren. In vergelijking met traditionele industriële robots met vier assen en zes assen is de kloof in productsoorten en verkoopaandeel momenteel echter zeer groot.
De ontwikkelingstrend van redundante vrijheidsgraadrobots
Zes vrijheidsgraden zijn het minimum aantal vrijheidsgraden dat de mogelijkheid heeft om ruimtelijke positionering te voltooien. Robots met meer dan zes assen worden gezamenlijk redundante vrijheidsgraden-robots genoemd. Het onderzoek van robotkinematica heeft tot doel de beweging of rotatie van elk gewricht op te lossen wanneer de eindeffector van de robotmanipulator een bepaalde positie in de ruimte bereikt, wat de hoeksteen en sleutel is van de hele robotica. Met de snelle ontwikkeling van de menselijke beschaving zijn robots nodig om taken uit te voeren in veel industriële, hooggelegen, diepzee-, nucleair afval- en gevaarlijke werkomgevingen. Dit stelt hogere eisen aan de betrouwbaarheid, bedienbaarheid en intelligentie van robotbewegingsbesturing. Naarmate de nauwkeurigheid ervan in de toekomst blijft toenemen, zullen robots met een redundante vrijheidsgraad meer voordelen hebben bij het vermijden van obstakels, het overwinnen van singuliere punten, flexibiliteit en fouttolerantie. In het licht van complexe werkomgevingen en steeds veranderende taakeisen, zullen industriële robots met een redundante mate van vrijheid meer plaatsen hebben om te gebruiken. Ik geloof dat het in de nabije toekomst handmatige arbeid zal vervangen door nauwkeurigere operaties.