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机械手臂重复定位精度探讨论文

机械手臂重复定位精度探讨论文预读:摘要:《微特电机杂志》2016年第二期

摘要:

SCA,A机器人常用于精密装配和加工,其机械本体、驱动控制、减速器、电机等

都会影响SCA,A机器人的精度和运动速度.主要针对一台SCA,A机器人对其进行实

验台搭建,测试其重复定位精度和运动速度,为SCA,A机器人性能指标的评定提供一

种参考性方法.

关键词:

伺服电动机;机械臂;SCA,A;机器人

收稿日期:2015,06,260SCA,A工业机器人适合于平面定位,完成垂直方向安装等

任务.SCA,A多关节机器人的特点有速度快、运动灵活、结构小巧紧凑、定位精度

高等.SCA,A多关节机器人极大地提高了对多层次多环节装配工作的适应性,使生产

效率获得提高,而降低了其本身成本.SCA,A工业机器人诞生至今已有四十多

年,1,2,.依据富士经济调查公司于2011发表的研究报告,日本Epson公司和

Yamaha公司在SCA,A机器人市场份额上居前两名.由于国内工业机器人起步

晚,SCA,A机器人的发展受到极大地影响.我国第一台高性能精密装配机器人是上海

交通大学于1995年研制的一台SCA,A四轴装配机器人,2,3,.其技术特点:机器人运

动采用直接驱动技术,进而减少了减速器等带来的传动误差,保证了有较高的定位精

度和较快的运动速度.该工业机器人装有高精度高分辨率的力觉和视觉传感器,其控

制板采用了多任务操作系统,并具有离线编程的功能.

上海大学也在同期研制了“上海1号”、“上海2号”等工业机器人.在国产

SCA,A机器人研发企业中,沈阳新松机器人自动化股份有限公司产品重复定位精度

达?0(04mm,哈尔滨博实产品的重复定位精度为?0(08mm.国产SCA,A机器人在国内工

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业生产线上也被广泛应用,可与日本等国外SCA,A工业机器人相比,但无论是在机器

人电路设计,还是在外围结构的流线型设计及定位精度等方面都存在极大差距,6,7,.

影响工业机器人定位精度因素很多,但机器人关节用的电机及其组件,对机器人的定

位精度有较大影响.因此,本文将开展对SCA,A机器人重复定位精度和运动速度测试

方法的研究,可以为进一步改进电机的设计提供参考,同时也提供了一种SCA,A机械

手臂运动的重复定位精度和速度测量实验方法.

1实验方法

SCA,A机器人由机体和控制系统组成,如图1所示.机械臂的运动是通过控制伺

服电机而实现的.通过对设定机械臂运动的不同路径及位移,调节机械臂不同轴向位

置进而多次对千分表进行撞击并记录相关数据,借用概率统计分布相关方法可以得

出所撞击次数中相应的撞击位置偏差,进而可得到相应的精度,具体实验图如图2所

示.为了测定相应的机械手臂的运动速度,可以调节机械手臂不同速度下撞击一个回

路电路开关,然后利用示波器记录脉冲个数,进而可以求得机械臂运动的平均值,具

体实验图如图3所示.因为机械臂是匀速运动的,所以所求得的平均速度即为机械臂

在当前时刻的运动速度.实验中所用测定位精度的千分表为表盘千分表,其测量精度

为0(001mm,表盘千分表完全满足机械臂定位精度测量的要求.实验前先将千分表调

零位,保证机械臂在规定运动位移两端点时轻轻碰撞侧头.记录数据时,只需读指针

相对零位转过的格数,最终在处理数据时将所读格数乘以0(001mm,即可得到机械臂

在指定点的定位精度.通过多次重复测量,即可得到重复定位精度.

2重复定位精度测试

将SCA,A机器人底座固