? ? ? 目前常規(guī)機器人控制方案如上圖所示:CNC控制器控制伺服驅(qū)動器,由伺服驅(qū)動器帶動伺服電機,之后再由伺服電機直帶減速器,通過減速器再聯(lián)接機器人的關(guān)節(jié),這時伺服電機后面的旋轉(zhuǎn)編碼器間接反饋位置量及速度量從而達到完整的控制過程。其優(yōu)缺點也非常突出。
優(yōu)點:簡潔可靠、成本低、容易安裝、容易維修。當今六關(guān)節(jié)工業(yè)機器人應(yīng)用最多、最成熟的方案;
缺點:很難達到高精度定位。限制了其在要求高精度控制定位領(lǐng)域中的使用。
? ? ? 現(xiàn)今采用工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域越來越多要求高精度方案,高精度的控制方案也應(yīng)運而生。當今全球高精度工業(yè)機器人的控制方案大致分二大類。
一類是:采用DD馬達直接聯(lián)接機器人關(guān)節(jié),其閉環(huán)反饋元件就是高精度角度編碼器,這個方案幾個特點,速度快、精度高、抓起重量輕等,廣泛應(yīng)用在半導體,電子行業(yè)等。
另一類是:在原來的六關(guān)節(jié)工業(yè)機器人基礎(chǔ)上,在機器人關(guān)節(jié)末端安裝高精度角度編碼器作閉環(huán)元件,即下圖所示的方案。
? ? ? 上圖所示的高精度機器人控制方案,在幾個技術(shù)層面解決了高精度控制可能性。下面進行逐一說明:
首先我們分析一下,從伺服電機到減速器再到機器人關(guān)節(jié)聯(lián)接時,所傳遞的位置誤差是如何產(chǎn)生的:
1)伺服電機后面的旋轉(zhuǎn)編碼器。這個編碼器是伺服電機的標準反饋元件,它的精度一般±20〞~40〞間。
2)減速器的反間隙誤差。對于高精度、高性能的諧波減速器原則上是無間隙的,但是對于傳遞功率大的RV行星減速器是有間隙的一般是±30〞~90〞間。一般減速器的速比都在50~100倍,機器人關(guān)節(jié)一般少于一周的360°內(nèi)旋轉(zhuǎn),這時伺服電機需要選轉(zhuǎn)50~100圈采能達到結(jié)果,就此產(chǎn)生了來至二方面的誤差:
一是伺服電機后面的旋轉(zhuǎn)編碼器累計誤差;
二是減速器間隙誤差。
3)機器人關(guān)節(jié)的動剛性及不同姿態(tài)抓重時的變形誤差。
綜合以上分析的誤差的來源,在機器人關(guān)節(jié)末端加裝高精度角度編碼器(精度一般±1〞~5〞間)。
一是解決了傳遞的位置誤差的補正。
二是對于機器人關(guān)節(jié)的動剛性及不同姿態(tài)抓重時的變形誤差進行位置標定修正時提供了高精度的標尺基準。
采用高精度閉環(huán)控制方案及相關(guān)精度修正可令六關(guān)節(jié)機器人的定位精度達到0.01mm,而常用的控制方案定位精度只能達到0.08~0.5mm。
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