SCARA型机器人机构设计文献综述

 2023-12-08 09:39:04

文献综述

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域,是多种高新技术发展成果的综合集成。工业机器人在制造业的应用范围越来越广阔,其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高,功能越来越强,并向着成套技术和装备的方向发展。

1、研究背景

SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm),中文译名:(选择顺应性装配机器手臂)是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。1978年,日本山梨大学牧野洋发明SCARA,该机器人具有四个轴和四个运动自由度,(包括沿X,Y,Z方向的平移和绕Z轴的旋转自由度)。由于其水平运动方向上柔性好,而垂直运动方向刚度高,被广泛应用于装配作业。

1.1国外SCARA工业机器人研究现状

从牧野洋发明SCARA工业机器人迄今已经四十多年,但SCARA机器人凭借上面所提到的结构及应用优势仍被认为是自动化生产中不可或缺的重要元素。

在其被广泛应用的同时,SCARA工业机器人也得到了更多的发展与改进,比如在机械制造方面,EPSON的SCARA机器人BN和BL,两种设计都将与之配合的驱动齿轮组放在T1,T2轴上,其齿轮组采用了新的精密铸造方法,它能够减轻整个机械手臂的重量,并且还能在速度、可靠性、耐久性方面获得明显的改进。在负载方面SCARA机器人也取得了突破性的进展,EPSON公司生产的E2H853型重型SCARA机器人最大负载可以达到20kg并拥有较小的惯性动量。在体积和重量方面,SCARA也有很大改进,2013年初,作为SCARA工业机器人全球市场占有率第一的EPSON发布了新款H8机器人,该机器人是其水平多关节机器人H旗舰系列的首款机型。H8机器人是目前450-650毫米臂长的SCARA机器人中体积最小、重量最轻的机型之一。SCARA机器人在移动小型、微型、超微型的物品等精密应用方面也有不小的收获,日本Yamaha公司生产的SCARA机器人最小臂展可以120mm,重复定位精度仅仅为土0.005,可应用于超微型、高精密场合。

因此如上所述,新一代的SCARA工业机器人不仅采用了智能技术,更为流线型的部件,而且在其它方面性能如:高精密合金材料、最大负载、最大合成速度、重复定位精度、简洁的电缆和更小的空间需要等方面都有了很大提升。

图1 以上两图为EPSON SCARA 机器人

1.2国内SCARA工业机器人研究现状

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