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Delta并联机器人的优势和应用场景

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:并联机器人主要的缺点是工作空间较小且工作空间内可能存在奇异位形。Delta并联机构被称为“最成功的并联机器人设计”,是一种高速、轻载的并联机器人,通常具有三至四个自由度,可以实现在工作空间中沿x、y、z方向的平移及绕z轴的旋转运动。图2-50所示是Adept公司生产的Delta并联机器人。图2-51并联机器人用作运动模拟器图2-52并联机床细微操作机器人。

Delta并联机器人的优势和应用场景

闭环运动链(闭链)是包含了至少1个由连杆和运动副并形成闭环的运动链,而复杂的闭环运动链是指除了基座以外的某个连杆的连接度大于等于3,也就是说,该连杆通过运动副同时与至少3个连杆相连。并联机械手可被定义为包含基座,以及1个具有n个自由度机械手的闭链机构,且与基座相连的独立支链数不小于2。

1965年英国高级工程师Stewart提出了用于飞行模拟器的六自由度并联机构——Stewart平台,如图2-48所示。Stewart机构可作为六自由度的闭链操作臂,运动平台的位置和姿态由六个直线油缸的行程长度决定,油缸的一端与基座由二自由度的万向联轴器相连,另一端(连杆)由三自由度的球-套关节与运动平台相连。Stewart平台用于飞行模拟器说明并联机构的承载能力强。对六个转动自由度串联组成的工业机械手来说,负载与自重的比例基本小于0.15,而对于并联机构,此比例大于10。而且Stewart平台的另一个优点是定位精度很高,因为每条支链只受到拉力或者压力作用而几乎不产生弯曲,所以变形很少。并联机器人主要的缺点是工作空间较小且工作空间内可能存在奇异位形。

1978年澳大利亚机构学教授Hunt提出把六自由度的Stewart平台机构作为机器人机构;1985年法国Clavel教授设计出了一种简单、实用的并联机构——Delta并联机构,此后并联机器人得到推广及应用。Delta并联机构被称为“最成功的并联机器人设计”,是一种高速、轻载的并联机器人,通常具有三至四个自由度,可以实现在工作空间中沿x、y、z方向的平移及绕z轴的旋转运动。Delta驱动电机安装在固定平台上,可大大降低机器人运动过程中的惯性,如图2-49所示。Delta机器人在运动过程中可以实现快速加、减速,最快抓取速度可达到2~4次/秒。图2-50所示是Adept公司生产的Delta并联机器人。Delta机构也是3D打印机的一种常见构型之一。

图2-48 Stewart平台

图2-49 Delta并联机构

图2-50 Delta并联机器人

Delta机器人具有以下特点:

(1)无累计误差,精度较高;

(2)驱动装置可置于定平台或接近定平台的位置上,这样运动部分重量轻、速度高、动态响应好;

(3)结构紧凑,刚度高,承载能力大;(www.xing528.com)

(4)完全对称的并联机构具有较好的各向同性

(5)工作空间较小。

因为这些特点,并联机器人在需要高刚度、高精度或者高负载而无很大工作空间的领域内得到了广泛应用,主要应用于以下几个方面。

(1)运动模拟器。并联机器人用作运动模拟器如图2-51所示。

(2)并联机床。并联机床具有承载能力强、响应速度快、精度高、机械结构简单、适应性好等优点,是一种硬件简单、软件复杂、技术附加值高的产品。并联机床如图2-52所示。

图2-51 并联机器人用作运动模拟器

图2-52 并联机床

(3)细微操作机器人。细微操作机器人如图2-53所示,经常用于安装印刷电路板上的电子元件。

图2-53 细微操作机器人

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