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3.1 工业机器人

器人整机成本的35%、25%、15%,这就导致中国机器人企业生产成本居高不下。相比之下,很多国外工业机器人厂商本身就是核心部件的提供商——日本发那科是世界上最大的专业数控系统生产厂商,安川和松下都属于全球最大的电机制造商,这使得国外机器人厂商在成本上具有天然优势。另外,国外机器人厂商还能以巨大的采购量和签署排他性协议获得比较优惠的采购价格。这些因素共同导致中国机器人企业较难与国外企业展开竞争。

5.操作系统

通用的机器人操作系统(Robot Operating System,ROS)是为机器人而设计的标准化的构造平台,它使得每一位机器人设计师都可以使用同样的操作系统进行机器人软件开发。ROS将推进机器人行业向硬件、软件独立的方向发展。硬件、软件独立的开发模式,曾极大地促进了PC、笔记本电脑和智能手机技术的发展和快速进步。

ROS的开发难度比计算机操作系统更大,计算机只需要处理一些定义非常明确的数学运算任务,而机器人需要面对更为复杂的实际运动操作。ROS提供标准操作系统服务,包括硬件抽象、底层设备控制、常用功能实现、进程间消息以及数据包管理。ROS分成两层,低层是操作系统层,高层则是实现不同功能的各种软件包。

目前,全球范围内常见的机器人操作系统包括Turing OS及ROS机器人操作系统。

6.性能评判指标

表示工业机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、运动自由度、有效负载、运动精度、运动特性等。

工作空间是指工业机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。

工作空间的形状和大小反映了机器人工作能力的大小。

运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数,是表示机器人动作灵活程度的参数,一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示,如图3-2所示。工业机器人每个关节运动只有一个自由度,因此通常其运动自由度数目就等于其关节数。机器人的自由度数目越多,功能就越强。目前工业机器人通常有4~6个自由度。当机器人的关节数(自由度)增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时,便出现了冗余自由度。冗余自由度的出现增加了机器人工作的灵活性,但也使控制变得更加复杂。

有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩,用以表示操作机的负荷能力。机器人在不同位置时,允许的最大可搬运质量是不同的,因此机器人的额定可搬运质量是指其臂杆在工作空间中任意位置时腕关节端部都能搬运的最大质量。

机器人机械系统的运动精度主要涉及位置精度、重复位置精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。位置精度是指指令位置和从同一方向接近该指令位置时的实到位置中心之间的偏差。重复位置精度是指对同指令位置从同一方向重复响应n次后实到位置的不一致程度。轨迹精度是指机器人机械接口从同一方向n次跟随指令轨迹的接近程度。轨迹重复精度是指对一给定轨迹在同方向跟随n次后实到轨迹之间的不一致程度。

速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。在机器人说明书中,通常提供了主要运动自由度的最大稳定速度,但在实际应用中,单纯考虑最大稳定速度是不够的,还应注意其最大允许加速度。

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