시리얼 머니퓰레이터

Serial manipulator

직렬 조작기는 가장 일반적인 산업용 로봇으로 베이스에서 엔드 이펙터까지 이어지는 모터 작동식 조인트로 연결된 일련의 링크로 설계되었습니다.종종 그들은 "어깨", "팔꿈치" 및 "손목"을 가진 것으로 묘사되는 의인화된 팔 구조를 가지고 있다.

로봇 작업 공간에서 조작한 물체를 임의의 위치와 방향으로 배치하려면 최소 6개의 자유도가 필요하기 때문에 직렬 로봇에는 일반적으로 6개의 관절이 있습니다.

오늘날 업계에서 인기 있는 직렬 로봇 애플리케이션은 SCARA 로봇이라고 불리는 4개의 자유도를 가진 픽앤플레이스 조립 로봇이다.

SCARA 어셈블리 로봇.

구조.

키네마틱 체인에 6개의 DOF가 있는 시리얼 머니퓰레이터의 예.

가장 일반적인 형태인 직렬 로봇은 조인트에 연결된 다수의 견고한 링크로 구성됩니다.제조 및 제어 시 단순성을 고려함에 따라 로봇에는 회전체 또는 프리즘 조인트만 있고 (임의로 배치된 조인트 축 대신) 직교, 평행 및/또는 교차 조인트 축이 있습니다.
Donald L. Pieper는 321 운동학적 구조라고 불리는 이 [1]맥락에서 실질적으로 관련된 첫 번째 결과를 도출했다.6개의 회전 이음매와 3개의 연속 이음매가 교차하는 직렬 조작기의 역운동학은 닫힌 형태로 풀 수 있다. 즉, 분석적으로 이 결과는 산업용 로봇 설계에 큰 영향을 미쳤다.

직렬 조작기의 주요 장점은 로봇의 크기와 로봇이 차지하는 바닥 공간에 비해 작업 공간이 크다는 것입니다.이러한 로봇의 주요 단점은 다음과 같습니다.

  • 개방된 운동학적 구조에 내재된 낮은 강성
  • 오류는 링크 간에 누적되고 증폭됩니다.
  • 대부분의 액추에이터의 큰 무게를 운반하고 이동해야 한다는 사실, 그리고
  • 조작할 수 있는 비교적 낮은 유효 부하입니다.

운동학

로봇의 엔드 이펙터의 위치와 방향은 로봇 암의 기하학적 모델을 통해 접합 위치에서 파생됩니다.직렬 로봇의 경우, 접합 위치에서 엔드 이펙터 포즈로의 매핑은 쉽고, 역 매핑은 더 어렵습니다.그러므로, 대부분의 산업용 로봇들은 역 매핑의 복잡성을 줄여주는 특별한 디자인을 가지고 있다.

워크스페이스

로봇 엔드 이펙터의 도달 가능한 워크스페이스는 도달 가능한 프레임의 다양체입니다.
직교적 작업 공간은 로봇이 해당 지점의 완전한 접선 공간에 걸쳐 속도를 생성할 수 있는 도달 가능한 작업 공간의 점으로 구성됩니다. 즉, 조작한 개체를 3자유도로 변환하고 3자유도로 회전할 수 있습니다.
접합 공간과 로봇에 의해 유지되는 물체의 데카르트 공간 좌표 사이의 관계는 일반적으로 다중값입니다. 동일한 포즈는 직렬 암에 의해 서로 다른 접합 좌표 세트를 사용하여 서로 다른 방법으로 도달할 수 있습니다.따라서 로봇의 도달 가능한 작업 공간은 구성(조립 모드라고도 함)으로 나뉘며, 이 구성에서는 키네마틱 관계가 로컬에서 일대일로 이루어집니다.

특이점

특이점은 조인트 파라미터가 엔드 이펙터의 위치와 방향을 더 이상 완전히 정의하지 않는 직렬 조작기 구성입니다.특이점은 암의 엔드 이펙터 배치 능력을 감소시키는 방식으로 접합 축이 정렬될 때 구성에서 발생합니다.예를 들어 직렬 조작기가 완전히 확장되면 경계 [2]특이점이라고 하는 영역에 속합니다.

특이점에서 엔드 이펙터는 하나 이상의 비틀림 자유도를 잃습니다(즉시 엔드 이펙터는 이러한 방향으로 이동할 수 없습니다).
6개 미만의 독립된 조인트를 가진 직렬 로봇은 6차원 트위스트 공간을 절대 넘을 수 없다는 점에서 항상 특이하다.이것은 종종 건축상의 특이점이라고 불립니다.특이점은 일반적으로 로봇의 작업 공간에서 격리된 지점이 아니라 하위 매니폴드입니다.

다중 머니퓰레이터

중복 조작기의 자유도는 6도 이상입니다. 즉, 엔드 이펙터를 고정 위치 및 방향으로 유지하는 동안 로봇의 구성을 변경할 수 있는 추가 조인트 파라미터가 있습니다.

일반적인 중복 조작기에는 7개의 관절이 있습니다. 예를 들어 어깨에는 3개, 팔꿈치에는 1개, 손목에는 3개입니다.이 조작기는 엔드 이펙터의 특정 위치와 방향을 유지하면서 원을 중심으로 팔꿈치를 움직일 수 있습니다.

뱀 로봇은 6개 이상의 자유도를 가지고 있으며 종종 초중복이라고 불린다.

제조원

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ D.L. 파이퍼컴퓨터 제어하에 있는 조작자들의 운동학.1968년 스탠퍼드 대학교 기계공학과 박사학위 논문
  2. ^ 6축 로봇 암의 특이점은 무엇입니까?
  3. ^ P. Moubarak, et al., 직렬 중복 암이 있는 모바일 로봇을 위한 적응형 조작 및 궤적을 위한 글로벌 수렴 알고리즘, Robotica, 31 (8) (2013) 1299 – 1311.