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知乎网友提议了一个题目:
"为甚么板滞人不应用滚珠丝杠启动扭转解放度低落加速器成本?"
题目刻画
板滞伺服用多级加速器效率低下,摆线针轮或谐波加速机对材料有较高请求成本昂扬,为甚么不像生物关节同样应用高效率而极低成本的滚珠丝杠如此的直线履行器将直线活动变化为对板滞人关节轴的扭转活动?
贴个罕用谐波加速器的图,中央阿谁薄壁的筒状构造即是柔轮,前方是谐波产生器本来不是一个正圆,每扭转一圈使柔轮变形一次。柔轮的齿与刚轮啮合的力转抵达外圆Circularspline上,推动扭转一个齿抵达极高加速比的轻量化高效传动的目标。也许看出如此的构造对柔轮材料请求很高寻常制品很昂贵。模范的KUKA六解放度板滞人,此中前三个解放度在基座和手臂上,经受力臂对照大负载请求较高,后三个解放度在手腕上紧要目标是完结末了工件的全方位调动。是以,归纳一下:Pros:模范的滚珠丝杠90%以上效率并不比谐波加速这类高效率大加速比加速器差。
滚珠丝杠同时多道滚珠并行受力,抗攻击前提比谐波加速这类凭借高材料请求的韧性柔轮小量齿尖经受攻击因而形成高成本的扭转加速器看起来要正当良多。
抛开保守扭转加速器构造紧凑便利安装计算的上风,滚珠丝杠构造简明有用普及成本格外省钱,有期盼应用在板滞人紧要臂关节上大幅低落多解放度板滞人成本。
按这个思绪,脑补一下造出来的板滞臂就会像是如此,满满的带伺服电动推杆的状态(液压霸们请将此题看做“为甚么不必伺服电动推杆替换液压缸用于袖珍化设置”)。
Cons:一些揣测:一个也许的谜底是昔时滚珠丝杠经过力臂变化对轴扭转活动具备奥妙角题目遏制流程非线性给遏制器计算带来难度,然则第一该流程数学模子简明第二如今各式先进遏制方法格外是视觉等积极闭环襄理的进展也许给这一题目带来襄理,兴许受制于现有板滞臂产业体制如此新式的架构难以获得应用?
第二个也许的谜底是譬喻滚珠丝杠活动转达不行逆,这给一些畛域的运用(譬喻掉电齐全就变为一僵尸了抓一半停在地面齐全扭不归来,这在一些时势也许是致命的)带来艰苦。然则应用监控构造应变力积极赔偿等法子也能几许挽救这一艰苦。
我料想另一个也许的谜底是用于这类用处需求滚珠丝杠抗弯矩,显然这确凿是不正当的,有需求革新吗?
再有一个也许是丝杠活动副险些不行逆的活动转达给示教表现制作了艰苦,自然收拾计划有,然则和模范的产业板滞人有用习惯不同对照大。
其它多连杆形成的过错影响也对照大,在Delta板滞人中过错被并联对消,而对于丝杠连杆启动的机构来讲过错增大。
WorkEnvelope是硬伤中的硬伤。
对于这个题目,知乎用户王哲给出了本人的看法:
王哲释疑
为甚么不采纳直线转扭起色构,首先是做事域的题目!其真实题主的题目刻画内里,谜底曾经跃然纸上了。
这是题主供给的直线-扭起色构的例子开采机的示用意,做事域大致标出来以下图:
而一个罕用功业板滞人做事域是如此的:
做事域畛域和自形体积之比,板滞人弘大于1,而直线转扭起色构远小于1,况且多关节板滞人在空间域内可来到畛域极广,柔性极强。
直线转扭起色构瑕玷是致命的。产业板滞人在成本和效率,很重环境下本来比不上专用板滞hardautomation,然则它之是以受招待,就在与其柔性和通用性,在计算枢纽不需求做太多干与性考证和板滞和构造计算。
而柔性和通用性,是建设在大做事域和及其解放的来到技能上的,譬喻:
做焊接工艺的时刻,要应对良多形态不特定的工件,倘若板滞手能抵达那边,不能来到那边受极大束缚,这类设置根基不会有人采纳。
做machinetending运用,或许画个示用意就OK,由于众人都懂得唯有板滞人放下去,干与方面不会成为太大题目,唯有姿势和安装场所做些柔和调动就也许。
试试,在如此的场景里用开采机相似的机构,在计算枢纽绝对是个恶梦。
本来上述一个瑕玷,就也许把那种机构枪毙了。自然再有其余题目:
其次是空间。
直线转扭起色构,说究竟即是一个杠杆,而一个杠杆一定要在臂上占用额外空间,咱们不商议做事域题目,就这个空间的补充,会致使洪量的活动干与。
三是光滑诱发的题目。
滚珠丝杆是需求光滑的,况且他由于通常伸缩,有一些机构泄漏在外表带着光滑脂。浑浊是一个题目,按时保护又是一个题目,如今板滞人一两年才需求保护,是由于加速机的封锁性,光滑脂不会洪量耗散也不会被浑浊。
四是分量。
别鄙夷这一点点分量,对于板滞人多级传动来讲,分量形成的惯性及阻尼都邑成倍夸大。
自然再有其余题目,如遏制算法等,但这些与上述瑕玷,格外是做事域题目比起来,都是小题目了。
释疑补充
其它回复一下题主的补充疑难。
任何板滞构造,任何东西都有优瑕玷,然则就针对任何特定用处而言,优瑕玷是有轻重之分的,也即是有权重。详细到产业板滞人的用处上,这类构造的瑕玷是致命的,决意性的。
况且这个缺点是道理级的。
这是板滞人的各轴示用意(每个板滞人大厂家对各轴称谓不同样,SLURBT是Yaskawa的称谓,发那科称谓为J1-J6,ABB、库卡寻常称谓为第1-6轴,这边为了便利,用Yaskawa的STU系统)。
首先咱们不商议图示中的S,R,T三个轴,只琢磨L,U,B三个轴。
看我画的草图:
每一个伸缩杆—反转的传动机构,在道理上,做动角度畛域a在0a度,总畛域不行能抵达度。
现实中,丝杆推力F会因和启动杆的夹角b,被分解成顺着杆的径向力f2和笔直与杆的法向力f1,况且f1是灵验的,f2是失效的。而f1=F*sinb。由于b角度在逼近0和度时刻的极限场所,sinb会无穷逼近于0。
以及其余的板滞束缚,a角能在30a之间就不错了。
而平常产业板滞人的角度畛域以下图。
三个轴,每个轴都将其做动畛域收缩了一半,是以来到域被过度收缩。而如我所说,做事域和灵便的来到技能是多关节板滞人的根基价格。
你的计算就相当于说,你有一个计算能将船的造价低落一半,然则价钱是船不能浮在水面上了,这边就没有任何“好处瑕玷”可谈了。
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