机器人关节电机如何选型？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2022-06-09 01:16 标签： 关节型机器人

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协作机器人关节，目前有5种规格，RJS14、RJS17、RJS20、RJS25、RJS32，基于模块化设计理念，集成谐波减速器、无框电机、抱闸、编码器、驱动器、力传感器于一体，结构紧凑；在机器人设计、配件选型、性能测试，为您提供一站式解决方案，简化机器人装配流程，装配过程不再有繁复的零件组装和走线；实时将每个关节的位置、速度 、电流、转矩等各种信息反馈给控制系统，使您的机器人运行更平稳顺畅。

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1、工业机器人由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成。

2、被誉为“工业机器人之父”的约瑟夫·英格伯格最早提出了工业机器人概念。

4、工业机器人的机械结构系统由基座、手臂、手腕、末端操作器4大件组成。

5、工业机器人按臂部的运动形式分为哪几种？
B、圆柱坐标型（如SCARA）
答案：直角坐标型; 圆柱坐标型（如SCARA）; 球坐标型; 关节型机器人

7、串联机械手是一种开式运动链机器人，它是由一系列连杆通过转动关节或移动关节串联形成的姿态。

10、依据技术指标进行串联机器人选型的时候初步选择有哪些？
答案：作业空间 节拍时间 精度

12、并联机械手采用了一种闭环机构，一般由上下运动平台和两条或者两条以上运动支链构成。

13、相比串联机器人，并联机器人的特点是？
C、电机位于机架，惯量小
D、驱动功率不同，电机型号不一
答案：逆解简单; 电机位于机架，惯量小

15、柔索牵引并联机器人可分为哪几种类型？
答案：欠约束定位机构;完全约束定位机构;冗余约束定位机构()

16、（）是整个机器人的支持部分，有固定式和移动式两类

18、驱动器选择应考虑（）成本以及其他因素
答案：负载大小; 定位精度; 可靠性; 运动速度

19、实现机器人回转机构的运动形式多种多样，常用的有（）
答案：叶片式回转缸; 齿轮传动机构; 链轮传动机构; 齿轮机构

21、下列传感器属于外部传感器的有（）
答案：温度传感器; 压力传感器

31、只需定义连杆坐标系及相应的连杆参数，就能直接建立关于机器人的各个关节位置的运动学方程。

32、计算机器人末端连杆相对于基座的位置和姿态的过程包含哪些步骤？
D、计算机器人末端连杆坐标系相对于基座的坐标变换
答案：建立坐标系;定义DH参数;写出齐次变换矩阵;计算机器人末端连杆坐标系相对于基座的坐标变换()

36、当机器人在静止或缓慢运动时作用在机器人末端的力与力矩的问题时，不需要考虑运动时的速度、加速度等动态物理量

39、从几何学的观点来处理机器人手指位置与关节变量关系的是

43、机器人动力学的正问题：已知机械臂的运动轨迹（位移、速度、加速度），求各个关节所需要的（驱动力/力矩）

45、递推的牛顿-欧拉动力学算法：首先向外递推计算各连杆的速度和加速度，由牛顿-欧拉公式算出各连杆的惯性力和力矩；然后向内递推计算各连杆相互作用的力和力矩以及关节驱动力或力矩。

47、对关节机器人拟合时需要满足一系列约束条件，比如关节轨迹点上的位姿，速度，加速度等。

48、在机器人工作空间中存在某些位置， 在这些位置处无法用有限的关节输入来实现末端执行器在笛卡尔空间的期望速度

49、机器人系统中的基本插补算法有哪些？
答案：直线插补; 圆弧插补

50、空间圆弧插补可以分为哪三步处理？
A、找出空间圆弧所在的2D平面
B、利用2D平面插补算法求出插补点坐标
C、把该点的坐标值转变为全局坐标下的值
答案：找出空间圆弧所在的2D平面; 利用2D平面插补算法求出插补点坐标; 把该点的坐标值转变为全局坐标下的值

51、机器人的运动是靠电机去驱动的，驱动电机的主要类型有步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

52、编码器是常见的位置传感器，按照输出信号分类，可以分为增量型编码器和绝对型编码器，工业机器人一般采用的是增量型编码器。

53、由于机器人运动时，机器人关节的耦合力和动态力很大，因此线性控制最合适。

54、交流伺服驱动器是驱动电机的功率放大单元，它主要包含了哪些单元？
D、实现运动控制器和电机匹配的接口
答案：伺服控制单元; 通信接口单元; 功率驱动单元; 实现运动控制器和电机匹配的接口

55、步进电机通常用于开环结构，精度要求不高的机电场合，其中工作时电机的李珏会随转速的升高而下降。

59、机器人手眼系统，其中“眼”指的是

60、工业镜头前部到被观测物体之间的距离称为

61、直角坐标机器人的空间运动是用三个相互垂直的直线运动来实现的，其位置精度较高，但是运动空间小

62、普通丝杠和滚珠丝杠相比，普通丝杠摩擦阻力矩小，传动效率更高，平稳性好

63、由于滚珠丝杠传动返行程不能自锁；因此在用于垂直方向传动时，须附加自锁机构或制动装置

64、工业机器人一般有哪几种结构形式
答案：直角坐标结构; 圆柱坐标结构; 球坐标结构; 关节型坐标结构

65、具有自锁功能的减速方式为

工业机器人选型注意事项

一、三菱电机MELFA系列工业机器人本体选型

1.选型前判断机器人能否实现

选型前需要考虑机器人能否实现，如要求精度为１μm等超高精度、节拍时间为0.1秒等超高速度、工件重量为15kg等重的物体、有防爆要求或用在腐蚀环境等要求时，由于处于机器人的规格外，或MELFA产品阵容没有对应的产品，这样的情况，即使再怎么探讨，MELFA机器人仍然不能使用。此时，可以考虑其它产品相关替代的方案。如果没有问题的话，进行后续机种的选择。

2.机器人机种选择时确认事项

机器人机种的选择时需要综合考虑作业内容、使用环境、动作姿势、搬运重量以及动作范围。

当要求作业姿势垂直上下、作业范围小、节拍要求高、成本低时，可考虑四轴机器人。当要求作业姿势变化大、作业范围大、复杂作业时考虑六轴机器人。

当机器人负载较重、体积较大时，还需要探讨机器人规格中的力矩和允许惯量这一项。否则机器人可能无法正常动作。

其中，四轴机器人需要允许惯量的验算，六轴机器人需要允许力矩、允许惯量的验算。如下所示，机器人样本中给出了力矩、惯量的计算方法。

（1）三菱电机四轴机器人惯性计算方法

在机器人前端的机械接口上设定了允许惯性。安装了超过允许的负载时，有可能发生动作时的振动及过负载报警。因此，选定机器人时，需要讨论装在前端的抓手及负载是否合适。以下对负载惯性的计算方法进行说明。

计算绕J4轴旋转的所有惯性。

图1 三菱电机四轴机器人惯性计算方法

（2）三菱电机六轴机器人惯性计算方法

垂直过关节型机器人的情况下，需要对于腕轴（J4轴~J6轴）的负载惯量、腕轴（J4轴~J6轴）的负载惯性进行探讨。考虑到使用的抓手、工件的姿势，应计算J4轴~J6轴各轴的负载惯量和负载惯性，并进行探讨。如下所示为探讨的示例之一。

图2 负载惯量的计算示例

（法兰朝下状态时J5轴的情况）

图3 负载惯性的计算示例（J6轴的情况）

二、三菱电机MELFA系列工业机器人产品阵容

1.四轴机器人产品构成

  • 四轴机器人分为高性能的FRH系列和高性价比的CRH系列机器人
  • 采用最新型的伺服控制，实现同级别机器人中最高水平的高速动作
  • 本体规格根据需要可选配对应IP65的油雾规格和对应ISO 3级的洁净规格

※另外，还有食品、药品行业专用机型可供选择。

图4 四轴机器人产品构成

2.六轴机器人产品构成

  • 六轴机器人分为高性能的FR系列和高性价比的CR系列机器人
  • 采用最新型伺服控制、最优化的手臂构造设计，实现高速度、高精度动作
  • 本体规格根据需要可选配对应IP67的油雾规格和对应ISO 3级的洁净规格

※另外，还有食品、药品行业专用机型可供选择。

图5 垂直多关节型系列组成

3.机器人控制器产品构成

  • 支持将生产现场的各种控制器和HMI、工程环境、及网络进行无缝整合的“iQ Platform”平台。
  • 多CPU的构成，飞速提升了与FA设备的亲和性，也可简单快速实施精细控制、信息管理。
  • 仅由机器人本体和机器人控制器构成的独立性控制器。可以以机器人控制器作为控制核心来构建单元。
  • 标配各种接口，结合客户的应用，构建最合适的系统。 

三、三菱电机MELFA系列工业机器人选配件

（1）三菱电机机器人本体选件

图7 三菱电机四轴机器人本体选件

图8 三菱电机六轴机器人本体选件

（2）三菱电机机器人控制器选件

图9 三菱电机机器人控制器选件（R/Q）

图10 三菱电机机器人控制器选件（D）

③各种网络选件注意事项

D系列机械手可以使用以下网络板卡选件。R/Q系列机械手则考虑使用iQ-Platform平台的对应网络模块（以下板卡不能使用）。

四、三菱电机MELFA系列工业机器人选型常用构成

观看视频快速掌握选型技巧

三菱电机从1982年开始销售工业机器人，经过将近40年的发展，现在的外形小巧、动作灵活、速度快精度高、为提高设备生产效率和产品质量配备了多种软硬件功能。MELFA FR系列是通过新的智能化解决方案，实现更为简单、先进、柔性制造的“下一代自动化”。高刚性、高静定性的特点，决定了三菱电机FR系列机器人的在速度与精度的综合性能上处于行业内的较高水准。

ＭELFA FR系列提供的三大支柱

选件：机器人可以选配CC-Link、CC-Link IE Field、EIP、Profinet等网络板卡，可以连接到多种网络系统中。除此之外还可以选配电磁阀、抓手电缆、力觉传感器等配件，充分发挥了我们机器人产品的实用性。

软件：RT ToolBox3是机器人编程调试软件，MELFA Works是用于机器人动作模拟的模拟软件。

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