并聯(lián)機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)組成圖
并聯(lián)機(jī)器人是一類全新的機(jī)器人，它具有剛度大、承載能力強(qiáng)、精度高、自重負(fù)荷比小、動(dòng)力性能好且易控制等優(yōu)點(diǎn)，隨著勞動(dòng)力成本的日益上升，這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)始廣泛應(yīng)用于包裝行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，如食品飲料、藥品及物流等多個(gè)行業(yè)，用于實(shí)現(xiàn)快速抓取，提高工作效率。
近幾年中國(guó)各機(jī)器人制造商及設(shè)備制造企業(yè)紛紛開(kāi)始研發(fā)Delta并聯(lián)機(jī)器人，但是由于發(fā)展時(shí)間較短，其負(fù)載能力及運(yùn)動(dòng)速度等性能指標(biāo)要與國(guó)外Delta并聯(lián)機(jī)器人還存在著一定的差距，為了提高負(fù)載能力及運(yùn)動(dòng)速度，國(guó)內(nèi)廠商往往會(huì)選擇采購(gòu)國(guó)外高端伺服系統(tǒng)，但是這樣卻增加了生產(chǎn)成本，失去了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
國(guó)內(nèi)的一家專業(yè)生產(chǎn)高速并聯(lián)機(jī)器人的廠商，其創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的高速Delta機(jī)器人采用了獨(dú)特的雙動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)3D空間內(nèi)高精度拾放作業(yè)，具有速度快、精度高、可靠性好和易用性強(qiáng)的特點(diǎn)，可用于裝配、搬運(yùn)、分揀、拾料和裝箱等作業(yè)領(lǐng)域。
這家廠商最初選用的是全套國(guó)外高端伺服系統(tǒng)，配合其獨(dú)特的機(jī)械結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了非常高的拾取速度。但產(chǎn)品價(jià)格高昂，在進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)測(cè)時(shí)廠商還可以接受，在進(jìn)入批量生產(chǎn)時(shí)，成本卻成為了這家正處在發(fā)展階段的機(jī)器人廠商所必須要面對(duì)的難題。于是這家廠商與國(guó)內(nèi)多家伺服廠商接洽，希望能找到一款滿足其性能要求的高性價(jià)比產(chǎn)品。最終，經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的性能測(cè)試，清能德創(chuàng)推出的高性能多軸伺服驅(qū)動(dòng)器CoolDrive A8得到了客戶的認(rèn)可，被選為該款高速Delta機(jī)器人的伺服系統(tǒng)（如圖）。廠商的4軸高速并聯(lián)機(jī)器人選擇Beckhoff工控機(jī)作為上位控制器，CoolDrive A8伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)組成機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)配置的優(yōu)勢(shì)
CoolDrive A8伺服驅(qū)動(dòng)器是清能德創(chuàng)推出的國(guó)內(nèi)首款網(wǎng)絡(luò)化模塊化伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品，融合了共直流母線、能效管理和功能安全，多軸同步等多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，為客戶提供更節(jié)能、更靈活且更安全的伺服系統(tǒng)。作為國(guó)內(nèi)首家通過(guò)ETG一致性測(cè)試的產(chǎn)品，CoolDrive A8可以實(shí)現(xiàn)與Beckhoff上位的EtherCAT總線完美兼容，能夠發(fā)揮EtherCAT任務(wù)的最佳性能。由于CoolDrive A8的電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的控制周期分別可達(dá)到62.5μs、125μs和250μs，頻率響應(yīng)更是高達(dá)3kHz，可充分滿足高速并聯(lián)機(jī)器人高速響應(yīng)、高同步性的性能要求。
CoolDrive A8的各種前饋補(bǔ)償功能和控制參數(shù)在線調(diào)整功能和定位振動(dòng)抑制功能，進(jìn)一步提高了本系統(tǒng)的響應(yīng)性能、控制精度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。國(guó)內(nèi)創(chuàng)新性的模塊化結(jié)構(gòu)和共直流母線設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了系統(tǒng)接線，使系統(tǒng)擴(kuò)展更加靈活，并提高了能源使用效率。CoolDrive A8集成的STO、SS1和SS2等安全功能，在緊急情況下可觸發(fā)預(yù)先設(shè)置好的安全動(dòng)作，保障設(shè)備和人身安全。
機(jī)器人實(shí)際性能
客戶對(duì)這款高速Delta機(jī)器人的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，主要是指機(jī)器人在抓取標(biāo)準(zhǔn)工件時(shí)，機(jī)器人本體運(yùn)行穩(wěn)定，定位誤差<0.1mm時(shí)的最大作業(yè)頻率。在實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中，CoolDrive A8精調(diào)控制參數(shù)前，機(jī)器人的作業(yè)頻率即可達(dá)到90次/min，超過(guò)之前客戶測(cè)試的其他國(guó)內(nèi)伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)。而在通過(guò)對(duì)伺服系統(tǒng)各項(xiàng)控制參數(shù)進(jìn)行精確設(shè)定后，這臺(tái)高速DELTA機(jī)器人的拾取速率達(dá)到了120次/min，與客戶之前采用的國(guó)外高端伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)完全相同，也證明了CoolDrive A8所具備的能力。
