阿童木機(jī)器人——打怪升級(jí)指南
自上世紀(jì)八十年代以來(lái),一類以并聯(lián)機(jī)構(gòu)為主機(jī)構(gòu)的新型工業(yè)機(jī)器人(并聯(lián)機(jī)器人)為某些特定工業(yè)領(lǐng)域不斷提供出更為完美的解決方案,引起了工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的普遍關(guān)注。在各種各樣的并聯(lián)機(jī)器人種類之中,存在一類由外轉(zhuǎn)動(dòng)/移動(dòng)副驅(qū)動(dòng)、含平行四邊形支鏈的并聯(lián)機(jī)器人(又稱為并聯(lián)機(jī)械手)。這類機(jī)器人因可將驅(qū)動(dòng)裝置布置在靜平臺(tái)(機(jī)架)上,而且從動(dòng)臂多采用輕質(zhì)細(xì)桿制作而成,故末端動(dòng)平臺(tái)可獲得很高的運(yùn)動(dòng)速度和加速度,特別適合于高速物流生產(chǎn)線上物料的分揀、搬運(yùn)和抓放等操作,因此成為近年來(lái)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。
阿童木機(jī)器人是辰星(天津)自動(dòng)化設(shè)備有限公司旗下的品牌,是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的并聯(lián)機(jī)器人制造商,創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)來(lái)自并聯(lián)機(jī)器人研發(fā)知名高校-天津大學(xué);阿童木機(jī)器人擁有鉆石、金剛、閃電全系列并聯(lián)機(jī)器人核心自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);阿童木機(jī)器人在整機(jī)性能、作業(yè)可靠性、現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)方面具有無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì),目前已率先實(shí)現(xiàn)對(duì)英國(guó)和俄羅斯的出口,創(chuàng)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人整機(jī)出口的先例。阿童木機(jī)器人力圖做世界一流的并聯(lián)機(jī)器人企業(yè)。阿童木蜘蛛手在食品、制藥、電子、日化等行業(yè)的分揀、搬運(yùn)、裝箱、抓取等環(huán)節(jié)都有涉及。
在這個(gè)機(jī)器逐漸替代人工的時(shí)代,并聯(lián)機(jī)器人有著很好的發(fā)展前景,但是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)很激烈。阿童木蜘蛛手在質(zhì)量、性能等方面都達(dá)到了國(guó)外技術(shù)水平,甚至趕超他們。
圍繞高速并聯(lián)機(jī)械手高速高精作業(yè)需求,我們通常認(rèn)為控制器、伺服電機(jī)、減速機(jī)是核心技術(shù)。但是事實(shí)上,這是我們將并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了拆分對(duì)待,忽視了并聯(lián)機(jī)器人本身的技術(shù)要素。那么,在并聯(lián)機(jī)器人通向產(chǎn)品的道路上,我們要打敗多少怪物,才能真正的取得成功呢?今天,我向大家講述阿童木并聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)品的打怪升級(jí)之路。不過(guò)好在,我們團(tuán)隊(duì)不懈努力制作了并聯(lián)機(jī)器人完美攻略。
這個(gè)都是圈圈的圖是個(gè)什么東西?看不懂?。∵@時(shí)我們內(nèi)心在吶喊,第一關(guān)就這么難啊!我來(lái)給大家講講攻略吧!這第一關(guān)叫做拓?fù)渚C合,其主要目的是根據(jù)需求,發(fā)明出能夠滿足動(dòng)作需求的機(jī)構(gòu)。咱們現(xiàn)在看到的并聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)品最初都是長(zhǎng)得這個(gè)樣子的。咱們數(shù)學(xué)界是有一套組合拳來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題的,比如收縮圖理論、組合分析、枚舉論和螺旋理論等。數(shù)學(xué)真?zhèn)ゴ?,沒(méi)有數(shù)學(xué)這個(gè)回旋踢咱們可過(guò)不了這第一關(guān)啊!同仁們加油!
這個(gè)看著好像是咱機(jī)器人的形狀了,不過(guò)咋還這么多符號(hào)呢?臉上全是茫然。咱們過(guò)了第一關(guān),拿到了一個(gè)大致能實(shí)現(xiàn)需求的機(jī)構(gòu)構(gòu)型。這東西沒(méi)法用??!怎么知道輸入輸出的數(shù)學(xué)關(guān)系,怎么確定每個(gè)零部件的尺度參數(shù),確定機(jī)器人長(zhǎng)多大呢?再如何經(jīng)過(guò)訓(xùn)練讓機(jī)構(gòu)長(zhǎng)出肌肉,確定每個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)?又如何確定用多大的力來(lái)驅(qū)動(dòng)這個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)呢?這是第二關(guān)嗎?不是說(shuō)好容易些的嗎?
沒(méi)辦法了,為了最后的成功,我們繼續(xù)攻略吧!第一步,我們得用空間向量或者螺旋理論建立描述我們這個(gè)機(jī)構(gòu)輸入輸出關(guān)系的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)模型;第二步,我們結(jié)合機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性提煉運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方程中的優(yōu)化目標(biāo)和約束條件,對(duì)機(jī)構(gòu)的尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);第三步,我們根據(jù)尺度參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù),通過(guò)牛頓歐拉等等數(shù)學(xué)工具,再確定機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)參數(shù)。事實(shí)上述過(guò)程是這樣的:
好吧!看著就夠神秘?。。?!
老大,這時(shí)咱們可以做樣機(jī)了吧?怎么可能。無(wú)敵的老外,擔(dān)心你的模型是錯(cuò)的,擔(dān)心你數(shù)據(jù)造假。咱還得過(guò)第三關(guān)——虛擬仿真,這時(shí)什么matlab、adams、samcef、ansys都得會(huì)??!這一套組合踢出去,萬(wàn)水千山走過(guò),我們自豪的說(shuō),沒(méi)問(wèn)題了,仿真分析和理論設(shè)計(jì)吻合。
老大,我可以繪制零件圖紙了嗎?怎么可能。你知道每個(gè)零件公差精度怎么給嗎?你知道哪個(gè)零件需要重點(diǎn)關(guān)注嗎?你知道部件裝配精度需要如何保證嗎?你知道部件的裝配工藝嗎?
我終于明白了,我以后決不會(huì)說(shuō)本體沒(méi)有核心技術(shù)了,是我還不懂??!不懂就得學(xué)啊!好吧!又是數(shù)學(xué)!這第四關(guān)就是建立機(jī)器人的誤差分析模型,分離可補(bǔ)償誤差和不可補(bǔ)償誤差。針對(duì)可補(bǔ)償誤差,我們需建立運(yùn)動(dòng)學(xué)標(biāo)定模型,在后面控制系統(tǒng)里進(jìn)行補(bǔ)償;針對(duì)不可補(bǔ)償誤差,我們需進(jìn)行靈敏度分析和公差設(shè)計(jì),確定關(guān)鍵零部件的制造和裝配精度,并依據(jù)該精度確定零部件的裝配工藝和檢測(cè)方法。
以上四關(guān)過(guò)后,感覺(jué)天空飄起了彩虹,期盼的樣機(jī)本體部分終于可以制作了。不過(guò),快樂(lè)的時(shí)刻都是短暫的。我們好像漏掉了什么東西?是的,我們只做骨架和肌肉,大腦怎么建呢?思維怎么形成呢?好在這是個(gè)產(chǎn)品,不是個(gè)人,這個(gè)大腦我們是可以買的。但是,不行啊,核心技術(shù)怎么能掌握在別人手里呢,況且我們還有優(yōu)秀的算法需要寫進(jìn)去呢。
所以,我們下定決心,在市場(chǎng)一切反對(duì)自主研發(fā)的聲音下,我們成立了神秘的大腦研究部。從此,該部門開啟了沒(méi)有白天黑夜的過(guò)關(guān)之路。這第五關(guān)時(shí)間過(guò)得好長(zhǎng)啊!弄得我們幾乎都快失去信心了。無(wú)數(shù)的彈藥都投在了這個(gè)地方。沒(méi)辦法,誰(shuí)讓咱基礎(chǔ)差呢!好在我們唯一的資本就是年輕有毅力、善于學(xué)習(xí)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)3年的持續(xù)攻關(guān),我們終于完成了大腦的建設(shè),并在思維層面也取得了突破。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)律和抑振算法的研究,使得機(jī)器人的精度又提升啦!
眼看勝利的曙光盡在眼前了,我的內(nèi)心是激動(dòng)、喜悅摻雜著淚水??!感覺(jué)終于要松一口氣了。?。≌τ謥?lái)了一關(guān)!因?yàn)樵圩龅氖钱a(chǎn)品,不能只是研究??!這些研究得落實(shí)成切實(shí)的產(chǎn)品性能,得轉(zhuǎn)化客戶需要的速度、精度等性能參數(shù)。當(dāng)然最重要的是咱得做可靠性研究測(cè)試,這客戶的24小時(shí)使用,是無(wú)比糾結(jié)的一件事情,如果這個(gè)不過(guò)關(guān),每天半夜電話可以打到你神經(jīng)衰弱的。好吧,那不用做思想工作了,咱們過(guò)關(guān)吧!
這次終于懂了,一個(gè)產(chǎn)品原來(lái)這么多東西!您了解了阿童木機(jī)器人的復(fù)雜程序了嗎?如果您有什么問(wèn)題可以關(guān)注公眾號(hào)——阿童木機(jī)器人。