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移动操作机械臂的发展历程

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:长期以来,世界先进工业国家的研究和教育机构致力于移动操作机械臂的研究及工业自动化水平的提高。图9-17 东京理科大学的移动操作机械臂图9-18所示为德国KUKA公司研发生产的全方位移动机构you Bot,其主要机构为基于Mecanum轮平台的五轴机械臂的夹持安装,其中手臂、钳子、移动平台均可以单独使用。

移动操作机械臂的发展历程

Mecanum轮全方位移动平台具有移动灵活、运动精度高的优点,可原地零半径转动任意角度,在狭窄区域灵活运动。机器人具有灵活性高、通用性强、易于扩展等优点且成本低,它在工业生产特别是柔性制造系统中应用越来越广泛。目前,工业机器人不仅应用于搬运、喷涂及焊接等简单作业,而且也开始应用于诸如装配、尺寸测量、磨削等精密作业,在汽车航空航天电力船舶医疗国民经济重要领域具有广阔的应用前景。

将上述机器人安装在Mecanum轮全方位移动平台上,构成移动操作机器人(Omnidirectional mobile manipulator),具有更好的操作灵活性和更广阔的作业场合,借助于传感器,机器人可以实现一定程度上的自主作业,是集移动特性与操作功能于一体的复杂机器人系统,成为机器人领域研究的热点方向之一。

为实现大范围、大跨度的工作,比如对飞机机身的打磨、上漆等工作,需要空间机械臂不仅要有大工作空间来实现大跨度作业,同时还应能实现末端点的快速精确运动,因此,研究移动操作机械臂在大跨度作业中位置精确控制的问题具有重要的应用前景。

长期以来,世界先进工业国家的研究和教育机构致力于移动操作机械臂的研究及工业自动化水平的提高。东京理科大学研制的全方位移动操作机器人如图9-17所示,该机器人具有四个Mecanum轮,车身为方形结构,车上搭载了一个七自由度轻型机械臂(PA-10),机械臂末端安装有六维力/力矩传感器,车身安装了测距传感器,摄像机等,能够实现一定程度的自主运动夹持器和六维力/力矩传感器。

图9-17 东京理科大学的移动操作机械臂(www.xing528.com)

图9-18所示为德国KUKA公司研发生产的全方位移动机构you Bot,其主要机构为基于Mecanum轮平台的五轴机械臂的夹持安装,其中手臂、钳子、移动平台均可以单独使用。为了方便使用者进行二次开发,youBot没有使用专用的控制器,而是采用了更为强大的PC上位机与EtherCAT-based操作界面电子驱动系统,并且一系列的扩展接口与传感器的接入也允许用户根据不同需求开发算法

图9-18 KUKA公司的youBot机器人

国内哈尔滨工业大学研制了全方位移动操作机器人(ODMM)及超声波绝对定位系统,并开展ODMM运动学动力学分析,全方位移动平台与操作臂协调运动规划、避障导航、路径规划等研究,ODMM如图9-19所示。

图9-19 全方位移动操作机器人(ODMM)

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