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          上海堯競智能設備有限公司

          四自由度碼垛機器人性能優化方法

          發布時間:2018-11-22人氣:

          碼垛機器人是自動化車間最常用的工業機器人之一。通常裝配于生產線末端,將產品由生產線搬運到碼垛托盤,按照既定的要求對產品進行堆垛。

          碼垛機器人空間布置如圖 1所示。包括基座旋轉、水平移動、垂直移動和端拾器旋轉四個自由度。機器人空間運動范圍構成一圓柱形空間,在此將基座旋轉軸定義為軸 B,水平移動軸定義為軸 X,垂直移動軸定義為軸 Y,端拾器旋轉軸定義為軸 P。機器人水平與垂直移動通過連桿機構傳遞到機器人前端的端拾器,且確保端拾器始終保持水平。故四自由度碼垛機器人坐標可以用 M(r,θ,z,α)形式表示,其中 r代表 X軸的位移量,θ代表 B軸旋轉角度,z代表 Y軸位移量,α代表 P軸旋轉角度。

          碼垛機器人現場布置得到合理規劃才可以使機器人運行接近額定性能參數?,F就選取垂直方向的布置方案進行一下分析,如圖 2所示。

          圖中 H代表輸送線高度,x為托盤高度,h為垛層高度,假如 H?。闹底鳛檩斔途€高度,則 Y軸的單步運行高度的最大值取值即為 h,如果按照如圖所示布置方案即輸送線高度處于貨物垛層(不包括托盤)的中心高度即:

          H=x+h/2

          如果設 H高度為柱面坐標系 Y軸零點,則

          +z=h/2

          -z=-h/2

          +z-(-z)=h

          |+z|=|-z|=h/2

          (+z為 Y軸正向最大值,-z為負向最大值)

          由此可看出圖示布置方案可使 Y軸的單步最大運動路程最小,從而在相同速度下 Y軸單步運行所需時間最短。其他各軸布置方案亦是如此,在此不再贅述。

          如果想進一步提高此碼垛機器人性能只需將電機轉速控制在電機額定轉速附近即可。下面通過優化控制邏輯來提高電機轉速,使每臺電機轉速盡量接近額定轉速,從而進一步提高碼垛機器人性能。

          碼垛機器人一個重要指標是單位時間的產量即 N次/小時。交流伺服電機為恒轉矩輸出,即在其額定轉速(一般為2000r/min或3000r/min)以內,都能輸出恒定轉矩,在額定轉速以上為恒功率輸出。所以合理選擇控制邏輯可以使伺服電機工作于額定轉速附近。

          碼垛機器人配置可達到 800次/小時的生產效率時,有兩種控制邏輯可供選擇,即基于平均時間和基于平均速度。

          本文對提高四自由度碼垛機器人性能的優化方法進行了分析,此優化方法已經在四自由度碼垛機器人上得到了應用,不僅改善了四自由度碼垛機器人的運行性能,提高了生產效率,同時在相同生產要求下還降低了機器人成本,進而大幅度降低了能源消耗。



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