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      「干貨」工業機器人常用材料分析:機械臂材料與常用傳感器

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2023/7/3

      還記得機器貓嗎?還記得變形金剛嗎?想必每個小男孩都有一個機器人夢想,現在的機器人已經開始走進我們的日常生活,比如掃地機器人。機器人是由計算機控制的復雜機器,它具有類似人的肢體及感官功能;動作程序靈活;有一定程度的智能;在工作時可以不依賴人的操縱。隨著工業機器人技術的不斷發展,機器人不再只是那個搬運重物的工具,傳感器技術的應用,讓工業機器人變得智能了許多,傳感器為機器人增加了感覺,為機器人高精度智能化的工作提供了基礎。

      料市面上最常見的工業機器人應用領域就是搬運,點焊,噴涂和弧焊。工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構,包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構。不同的構件需要采用不同的材料。

      那么工業機器人常用材料有哪些?首先在機器人的鋼結構中就必不可以少的會有鋼材,而有些機器人為了減輕重量就會使用鋁材,甚至有些機器人手臂采用的是碳纖維復合材料。

      機器人手臂重了負載及慣量大,輕了機械強度又會有問題,現在多是采用的鋁鎂合金、碳纖維。

      工業機器人機械臂材料涉及到設計,工藝,選型,加工,裝配,鈑金,模具,液壓,各種層面,還有機械臂電纜壽命這些都是在選材時需要考慮的問題。

      而不同應用場景下的機器人會有不同的材料需求,有些的需要防止腐蝕,有些的要能夠耐高壓,高溫,所以要根據實際的使用場景來靈活選擇。而且現在3D打印技術越來月成熟,制造技術相信很快會有跨越式的發展。

      工業機器人常用傳感器

      傳感器用來感測和采集數據,傳感器是機器人的眼睛和耳朵,機器人傳感器在機器人的控制中起了非常重要的作用,正因為有了傳感器,機器人才具備了類似人類的知覺功能和反應能力,工業機器人常用傳感器很多包括壓力傳感器、力覺傳感器、距離傳感器、視覺傳感器、觸覺傳感器等等。

      1、二維視覺傳感器

      具有從一整幅圖像捕獲光線的數發千計像素的能力,圖像的清晰和細膩程度常用分辨率來衡量,以像素數量表示,在捕獲圖像之后,視覺傳感器將其與內存中存儲的基準圖像進行比較,以做出分析。例如,若視覺傳感器被設定為辨別正確地插有八顆螺栓的機器部件,則傳感器知道應該拒收只有七顆螺栓的部件,或者螺栓未對準的部件。此外,無論該機器部件位于視場中的哪個位置,無論該部件是否在 360 度范圍內旋轉,視覺傳感器都能做出判斷。

      視覺傳感器可以擴展人的視覺范圍,使人們看到視覺范圍以外的微觀世界和宏觀世界。二維視覺傳感器主要就是一個攝像頭,它可以完成物體運動的檢測以及定位等功能,二維視覺傳感器已經出現了很長時間,許多智能相機可以配合協調工業機器人的行動路線,根據接收到的信息對機器人的行為進行調整。

      2、三維視覺傳感器

      利用視覺信息進行判別和理解(機械視覺)等研究方面所不可缺少的,特別是如果能實時地獲取運動物體的三維形狀的話,其應用范圍還會更廣。工業用的三維形狀測定主要是采用狹縫光投影法,這種方法是基于三角測量的原理,將狹縫光透射到被測物上在用攝像器探測其反射光,這時,從狹縫的透射方向和攝像器上狹縫的位置就能獲得被測物的三維形狀,一次可以得到一行信息,因為可以實現高精度化和小型化,所以是目前最適合實用化的方法。

      狹縫光的生成,一般是采用半導體激光器和圓柱狀透鏡,在攝像傳感器中采用電視攝像機的結構。

      最近三維視覺傳感器逐漸興起,三維視覺系統必須具備兩個攝像機在不同角度進行拍攝,這樣物體的三維模型可以被檢測識別出來。相比于二維視覺系統,三維傳感器可以更加直觀的展現事物。

      3、力扭矩傳感器

      力扭矩傳感器是一種可以讓機器人知道力的傳感器,可以對機器人手臂上的力進行監控,根據數據分析,對機器人接下來行為作出指導。

      扭矩傳感器,(又稱力矩傳感器、扭力傳感器、轉矩傳感器、扭矩儀)分為動態和靜態兩大類,其中動態扭矩傳感器又可叫做轉矩傳感器、轉矩轉速傳感器、非接觸扭矩傳感器、旋轉扭矩傳感器等。 扭矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力的物理變化轉換成精確的電信號。扭矩傳感器可以應用在制造粘度計,電動(氣動,液力)扭力扳手,它具有精度高,頻響快,可靠性好,壽命長等優點。

      動態扭矩傳感器采用應變片電測技術 ,在彈性軸上組成應變橋,向應變橋提供電源即可測得該彈性軸受扭的電信號。將該應變信號放大后,經過壓/頻轉換,變成與扭應變成正比的頻率信號。

      動態扭矩傳感器是一種測量各種扭矩、轉速及機械功率的精密測量儀器。應用范圍十分廣泛,主要用于:

      ① 電動機、發動機、內燃機等旋轉動力設備輸出扭矩及功率的檢測;

      ② 風機、水泵、齒輪箱、扭力板手的扭矩及功率的檢測;

      ③ 鐵路機車、汽車、拖拉機、飛機、船舶、礦山機械中的扭矩及功率的檢測;

      ④ 可用于污水處理系統中的扭矩及功率的檢測;

      ⑤ 可用于制造粘度計;

      ⑥ 可用于過程工業和流程工業中。

      靜態扭矩傳感器是根據電阻應變原理把扭轉力矩產生的應變轉換成與其成線性關系的電信號的儀器,該產品制造工藝成熟,品種齊全,量程范圍廣,精度高,性能穩定可靠。靜態扭矩傳感器中的這個靜態是指傳感器的測量彈性體不參與相對運動。廣泛應用于試驗機、靜止扭矩檢測等測試系統中,由于出色的穩定性、較高的測量精度和極高的性價比而受到用戶的贊譽。

      4、碰撞檢測傳感器

      碰撞檢測傳感器是一款行人碰撞檢測傳感器,能夠更精確地檢測車輛與行人之間的碰撞,使彈出式發動機罩的運作更精確。在傳統的彈出式發動機罩中,前保險杠上安裝有幾個加速傳感器,當碰撞發生時,傳感器未必能夠檢測到碰撞,這取決于行人與前保險杠的接觸位置。該傳感器由兩個壓力傳感器和一個中空的聚乙烯殼體組成,這些傳感器與殼體與保險杠內部結構相吻合。在一次正面碰撞中,壓力傳感器檢測中空殼體中的壓力變化,當保險杠發生變形時,內部壓力則會增加,從而無論碰撞發生在保險杠的何處,壓力傳感器都能精確地檢測出碰撞。

      工業機器人尤其是協作機器人最大的要求就是安全,要營造一個安全的工作環境,就必須讓機器人識別什么事不安全。一個碰撞傳感器的使用,可以讓機器人理解自己碰到了什么東西,并且發送一個信號暫;蛘咄V箼C器人的運動。

      5、安全傳感器

      工業機器人常用材料分析:工業機器人常用傳感器都有哪些

      安全傳感器,是指能感受(或響應)規定的被測量并按照一定規律轉換成可用信號輸出的器件或裝置稱為傳感器。安全傳感器通常由直接響應于被測量的敏感元件和產生可用信號輸出的轉換元件以及相應的電子線路所組成。

      與上面的碰撞檢測傳感器不同,使用安全傳感器可以讓工業機器人感覺到周圍存在的物體,安全傳感器的存在,避免機器人與其他物體發生碰撞。

      6、距離傳感器

      用于智能移動機器人的距離傳感器有:激光測距儀(兼可測角)、聲納傳感器等。

      7、觸覺傳感器

      微型開關是接觸傳感器最常用型式,另有隔離式雙態接觸傳感器(即雙穩態開關半導體電路)、單模擬量傳感器、矩陣傳感器(壓電元件的矩陣傳感器、人工皮膚——變電導聚合物、光反射觸覺傳感器等)。

      8、位置傳感器

      直線移動傳感器有電位計式傳感器和可調變壓器兩種。角位移傳感器有電位計式、可調變壓器(旋轉變壓器)及光電編碼器三種,其中光電編碼器有增量式編碼器和絕對式編碼器。增量式編碼器一般用于零位不確定的位置伺服控制,絕對式編碼器能夠得到對應于編碼器初始鎖定位置的驅動軸瞬時角度值,當設備受到壓力時,只要讀出每個關節編碼器的讀數,就能夠對伺服控制的給定值進行調整,以防止機器人啟動時產生過劇烈的運動。

      9、速度傳感器

      速度傳感器有測量平移和旋轉運動速度兩種,但大多數情況下,只限于測量旋轉速度。利用位移的導數,特別是光電方法讓光照射旋轉圓盤,檢測出旋轉頻率和脈沖數目,以求出旋轉角度,及利用圓盤制成有縫隙,通過二個光電二極管辨別出角速度,即轉速,這就是光電脈沖式轉速傳感器。

      10、加速度傳感器

      三軸加速度傳感器 

      加速度傳感器是一種能夠測量加速度的傳感器。通常由質量塊、阻尼器、彈性元件、敏感元件和適調電路等部分組成。傳感器在加速過程中,通過對質量塊所受慣性力的測量,利用牛頓第二定律獲得加速度值。根據傳感器敏感元件的不同,常見的加速度傳感器包括電容式、電感式、應變式、壓阻式、壓電式等。

      上文提到的都是外部傳感器;外部傳感器是用來獲取有關機器人的作業對象及外界環境等方面的信息,是機器人與周圍交互工作的信息通道,用來執行視覺、接近覺、觸覺、力覺等傳感器,比如距離測量、聲音、光線等。

      還有內部傳感器;內部傳感器主要用來檢測機器人各內部系統的狀況,如各關節的位置、速度、加速度溫度、電機速度、電機載荷、電池電壓等,并將所測得的信息作為反饋信息送至控制器,形成閉環控制。

      Tags:機械臂,扭矩,傳感器  
      責任編輯:admin
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