目前市场上出现许多新型康复机器人,很多小伙伴不能区分机械臂和机器人是不是同一种概念,今天小编和大伙讲解讲解。机械臂是一种机械装置,可以是自动的也可以是人为控制的;工业机器人是一种自动化设备,机械臂是工业机器人的一种,工业机器人也有其它形式。 所以虽然两者含义不同,但是指代的内容有重合的部分。所以简单来说,康复机器人项目研发的形式有很多种,机械臂只是其中一种。机械手臂是“一种固定或移动式的机器,其构造通常由一系列相互链接或相对滑动的零件组成,用以抓取或移动物体,能够实现自动控制、可重复程序设计、多自由度(轴)。其工作方式主要通过沿着X、Y、Z轴上做线性运动以到达目标位置。”机械臂是机器人领域中使用最广的一种机械装置,广泛应用于工业、医疗甚至军事、太空领域。机械臂分四轴五轴六轴多轴,3D/2D机器人,独立机械臂、油压机械臂等,虽然种类很多,但是它们有一个共同点就是能接收指令并精确定位到三维(或者二维)空间上的点进行作业。机器人与机械臂不同的是,机器人既可以接收人类的指令,还可以按照人类预先编排好程序执行作业,还可以根据人工智能指定的原则行动。在未来机器人将更多地协助或取代人类的工作,特别是一些重复性的工作,危险的工作等。
河北康复机器人有底盘(腰)、大臂、中臂、小臂、手腕旋转,手腕的俯和仰六个自由度,在手腕项部则通过手爪机构实现对于负载目标的抓取。六自由度机械手作为模拟工业机械手动作的原型机,因此不要求具有较重的负载能力,但对抓取动作精度有较高要求,因此驱动方式选用了直流伺服电机,即腰部回旋、大臂、中臂、小臂动作以及腕部的俯仰动作均采用舵机,手爪机构的开合驱动也通过一台舵机来驱动。 为了进一步 提高机械手抓取动作的定位精度,进一步 为机械手设计了光电检测定位系统。六自由度机械手控制程序首先控制转盘舵机在0到180°范围内来回扫描,当第-个光电传感器检。查到物体(传感器传回-个低电平)时,舵机减缓旋转速度,进行对物体的精确定位。当扫描到物体后,机械臂向前运动,等待测距传感器返回AD值比较匹配,此时即定位到物体具体位置。机械手张开夹取物体,并放到指定位置。然后单片机软件复位,恢复到扫描状态,等待下一一次检测。新型康复机器人为了进一步提高机械手在复 杂工作环境中抓取物体的准确度,采用光电传感器构建伺服跟踪控制系统进行抓取定位,所设计的控制系统能使得机械手运动轨迹平滑、稳定和精确。从而能确保机械 手在危险、陌生的工作环境中正常工作,更能大大提高自动化生产线的生产效率,降低危险场所人身事故的发生。
又众所周知,一般六轴机械臂的一个末端姿态会对应几组不同的逆解。但是,这几组逆解在构形空间内是离散分布的,一般情况下无法在保证末端位姿的情况下从一组逆解变换到另一组逆解:换句话说,让康复机器人项目研发末端走一条固定轨迹,如果两个点中间存在一些不可通过的点,那么六轴机械臂是无法完成这条轨迹的。但是,对于七轴机械臂的话,它多了一个冗余自由度,存在无数组在构形空间内连续的逆解,换句话说,有可能在保证末端轨迹的同时避开奇异的和障碍物。对于为什么不做八轴、九轴机械臂,答案也很简单,七轴大部分情况下已经够用了,增加关节只会降低整个机构的刚度。简言之,河北康复机器人是兼顾柔性与刚度的一种构型。巧的是,人的手臂也是七自由度的。于是,我们会有另一个问题:为什么大家不一开始就做七轴,而大多是以六轴起步呢?原因大概是因为以前大家认为七轴机械臂的运动学不存在解析解吧。我们知道,机器人的底层控制器是需要实时的进行轨迹插补的,如果是对末端轨迹进行插补,就需要在一个伺服周期(<1ms)内多次计算运动学逆解。
协作机器人的兴起意味着传统机器人必然有某种程度的不足,或者无法适应新的市场需求。总结一下,主要有三点:1.新型康复机器人部署成本高;其实相对来讲,工业机器人本身的价格并不高。主流场台使用的机器人,根据负载能力不同,售价区间在¥10w~¥40w。一般情况下一台机器人的使用使用寿命在5~8年,作为比较高端的工业设备来讲并不算贵。传统机器人贵在其部署(将机器人安装到工厂并正常运行)成本上,原因有两个:目前的康复机器人项目研发主要负责工厂中重复性的工作,这依赖于其非常高的重复定位精度(重 复到达空间某些固定位置的能力,一般机器人可以做到0.02mm以下),以及依赖固定的外界环境。为了保证这一点,除了机器人本身的设计要求之外,还需要待加工的产品放在固定的位置,以便机器人每次都可以到同一个地方准确的拿取或者执行某项操作。将之前以工人操作为主的流水线,变为由机器人和自动化设备为主的生产线,是一个系统工程,绝大多数终端工厂客户并不具备这样的能力。
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