装配机器人

柔性自动化装配系统的核心设备

装配机器人是柔性自动化装配系统的核心设备，由机器人操作机、控制器、末端执行器和传感系统组成。其中操作机的结构类型有水平关节型、直角坐标型、多关节型和圆柱坐标型等；控制器一般采用多CPU或多级计算机系统，实现运动控制和运动编程；末端执行器为适应不同的装配对象而设计成各种手爪和手腕等；传感系统用来获取装配机器人与环境和装配对象之间相互作用的信息。

简介

常用的装配机器人主要有可编程通用装配操作手 (Programmable Universal Manipula-tor forAssembly)即 PUMA 机器人（最早出现于1978年，工业机器人的祖始）和平面双关节型机器人 (Selective Compliance Assembly Robot Arm)即SCARA机器人两种类型。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点，主要用于各种电器的制造行业。

基本类型与结构

PUMA 机器人　美国 Unimation 公司1977年研制的PUMA是一种计算机控制的多关节装配机器人。一般有 5或6个自由度，即腰、肩、肘的回转以及手腕的弯曲、旋转和扭转等功能（图1）。其控制系统由微型计算机、伺服系统、输入输出系统和外部设备组成。采用VALⅡ作为编程语言，例如语句“APPRO PART，50”表示手部运动到PART上方50mm处。PART的位置可以键入也可示教。VAL具有连续轨迹运动和矩阵变换的功能。

SCARA机器人　大量的装配作业是垂直向下的，它要求手爪的水平(X，Y)移动有较大的柔顺性，以补偿位置误差。而垂直 (Z)移动以及绕水平轴转动则有较大的刚性，以便准确有力地装配。另外还要求绕Z 轴转动有较大的柔顺性，以便于键或花键配合。日本山梨大学研制出SCARA机器人，它的结构特点满足了上述要求（图2）。其控制系统也比较简单，如SR-3000机器人采用微处理机对θ1、θ2、Z 三轴（直流伺服电机）实现半闭环控制，对s 轴（步进电机）进行开环控制。编程语言采用与 BASIC相近的SERF。最新版本Level4具有坐标变换、直线和圆弧插补、任意速度设定、以文字命名的子程序以及检错等功能。SCARA机器人是目前应用较多的类型之一。

柔顺性

装配机器人的大量作业是轴与孔的装配，为了在轴与孔存在误差的情况下进行装配，应使机器人具有柔顺性。主动柔顺性是根据传感器反馈的信息而从动柔顺心则利用不带动力的机构来控制手爪的运动以补偿其位置误差。例如美国Draper实验室研制的远心柔顺装置RCC(Remote Center Compliance device)（图3），一部分允许轴作侧向移动而不转动，另一部分允许轴绕远心（通常位于离手爪最远的轴端）转动而不移动，分别补偿侧向误差和角度误差，实现轴孔装配。

应用

装配机器人主要用于各种电器制造（包括家用电器,如电视机、录音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器）、小型电机、汽车及其部件、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。

国家标准

《装配机器人通用技术条件》（GB/T 26154-2010）《General specifications of assembly robots》于2011年6月1日实施。

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