關(guān)于機(jī)器人臂展相關(guān)知識的深度解讀

（文章來源：新戰(zhàn)略機(jī)器人網(wǎng)）

?臂展，是指并聯(lián)機(jī)器人末端在水平面上的最大工作直徑，機(jī)器人P點(diǎn)在水平面可達(dá)到的最遠(yuǎn)點(diǎn)到機(jī)器人基座中心點(diǎn)的距離則為最大工作半徑，即臂展的一半。最大拾取高度即最大垂直運(yùn)動范圍，是指機(jī)器人P點(diǎn)能夠到達(dá)的最低點(diǎn)（通常低于機(jī)器人的動平臺）與最高點(diǎn)之間的范圍。

但在實(shí)際應(yīng)用中，不同的機(jī)器人、不同的應(yīng)用場景都影響著機(jī)器人臂展的選擇。尤其在進(jìn)行機(jī)器人選型時，以下幾個技術(shù)點(diǎn)要特別注意：機(jī)器人末端可達(dá)工作空間分為全工作空間與有效性工作空間，以并聯(lián)機(jī)器人為例，全工作空間是給定所有位姿時機(jī)器人末端可達(dá)點(diǎn)的集合，可利用圓弧相交的方法獲得，其形狀為一個似傘形的三維空間，圖標(biāo)為W

有效工作空間定義的前提在于機(jī)器人驅(qū)動機(jī)構(gòu)的限位條件，該條件是通過排除機(jī)器人末端的奇異姿態(tài)以及實(shí)體零部件的干涉情況而給定的安全限位角度。因而，有效工作空間是指在安全限位角度范圍內(nèi)機(jī)器人末端可達(dá)到的最大有效工作區(qū)域，為直觀體現(xiàn)有效工作空間，其圖形簡化為一個圓柱與倒圓臺組合的柱形空間（圖標(biāo)D）

考慮客戶實(shí)際應(yīng)用情況，本文定義的有效工作空間圖形D主要由1個圓柱體、2個倒圓臺組成的（如上圖所示），其中D3所示的倒圓臺近似于倒圓錐。機(jī)器人末端在有效工作空間D內(nèi)，使得機(jī)器人整體剛性的大致規(guī)律為：水平方向上，P點(diǎn)由基座中心點(diǎn)至最遠(yuǎn)點(diǎn)時剛性逐漸減弱；垂直方向上：P點(diǎn)由基座中心點(diǎn)至最低點(diǎn)時剛性逐漸減弱。機(jī)器人的實(shí)際零部件結(jié)構(gòu)的不同導(dǎo)致剛性減弱程度不同。

實(shí)際應(yīng)用中的拾放跨度需要至少小于臂展20CM，每一個公司都會給出機(jī)器人的運(yùn)動范圍，但若是將機(jī)器人置入實(shí)際集成解決方案時，負(fù)載、拾放跨度、拾放節(jié)拍、傳送帶的運(yùn)行速度等相關(guān)因素均是影響臂展選型的重要因素。

以下圖為例，機(jī)器人工作空間與傳送帶的工作空間重合的部分構(gòu)成了集成方案的有效拾取空間，位于傳送帶位置上的A、B兩個物品因所處位置不同，經(jīng)過傳送帶時，停留在有效拾取空間的時間不同，當(dāng)機(jī)器人本體臂展選擇較小時，傳遞帶拾取易出現(xiàn)盲點(diǎn)，更大的臂展也意味著更大的有效拾取空間。

并聯(lián)更具空間占地面積的優(yōu)勢，大臂展也可以大速度，相比其他工業(yè)機(jī)器人，末端自由度與工作空間原本并不是并聯(lián)機(jī)器人所擅長的領(lǐng)域；且較大的臂展必然掣肘移動速度，生產(chǎn)效率無法得到實(shí)質(zhì)性提升；超大臂展實(shí)用場景多為搬運(yùn)較重物體，極限運(yùn)行范圍、高速、較高負(fù)載對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性要求極高，而這些困難隨著2019年1月D-2600的問世得以改變，2600mm的超大臂展在并聯(lián)機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)屬首列。

該本體屬于客戶定制款，屬3+1軸產(chǎn)品系列，原是為解決客戶減少占地面積需求于18年11月份正式立項(xiàng)，耗時2個月，近日完成了最后In-house試驗(yàn)階段，除實(shí)現(xiàn)臂展2600mm之外，最高拾取高度達(dá)到890mm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)拍（25-305-25門型軌跡）120次/分鐘，重復(fù)定位精度±0.1mm，不日將在客戶現(xiàn)場投入測試。

在臂展大的情況下，盡可能保證速度及負(fù)載的良好表現(xiàn)，勃肯特機(jī)器人研究院在機(jī)械結(jié)構(gòu)方面又有新突破。除傳承勃肯特三加一軸原有的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢外，受中國傳統(tǒng)建筑榫卯結(jié)構(gòu)方式的啟發(fā)，機(jī)器人研究院大膽嘗試具有高剛性特征的復(fù)合式定平臺，該結(jié)構(gòu)大大提升了大臂展結(jié)構(gòu)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，避免了高負(fù)載及高速運(yùn)轉(zhuǎn)下的剛性誤差問題；減速機(jī)電機(jī)一體化的設(shè)計(jì)，質(zhì)量輕、體積小，旋轉(zhuǎn)精度高，扭矩大；第四軸配套的模塊化的旋轉(zhuǎn)單元，為大負(fù)載高精度的應(yīng)用場合提供有效的解決方案，工件能夠?qū)崿F(xiàn)精確擺放無需設(shè)計(jì)二次定位裝置。
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