Robot industriel à sept axes vs robot industriel à six axes, quelle est la force ?

À l'heure actuelle, les robots industriels sont largement utilisés dans tous les domaines, mais nous avons également constaté que les robots industriels ont non seulement des formes différentes, mais également un nombre d'axes différent. Ce qu'on appelle l'axe du robot industriel peut être expliqué par le terme professionnel degré de liberté. Si le robot dispose de trois degrés de liberté, il peut se déplacer librement le long des axes X, y et Z, mais il ne peut ni s'incliner ni tourner. Lorsque le nombre d’axes du robot augmente, cela devient plus flexible pour le robot. Combien d’axes les robots industriels doivent-ils avoir ? Le robot à trois axes est également appelé coordonnée cartésienne ou robot cartésien. Ses trois axes peuvent permettre au robot de se déplacer le long des trois axes. Ce type de robot est généralement utilisé dans des travaux de manutention simples. Le robot à quatre axes peut tourner le long des axes X, y et Z. Différent du robot à trois axes, il possède un quatrième axe indépendant. D'une manière générale, le robot SCARA peut être considéré comme un robot à quatre axes. Cinq axes sont la configuration de nombreux robots industriels. Ces robots peuvent tourner sur trois cycles spatiaux de X, y et Z. En même temps, ils peuvent tourner sur eux-mêmes en s'appuyant sur l'axe de la base et sur l'axe à rotation flexible de la main, ce qui augmente leur flexibilité. Le robot à six axes peut passer par les axes X, y et Z, et chaque axe peut tourner indépendamment. La plus grande différence avec le robot à cinq axes est qu'il existe un axe supplémentaire qui peut tourner librement. Le représentant du robot à six axes est le robot youao. Grâce au couvercle bleu du robot, vous pouvez calculer clairement le nombre d'axes du robot. Robot à sept axes, également connu sous le nom de robot redondant, par rapport au robot à six axes, l'axe supplémentaire permet au robot d'éviter certaines cibles spécifiques, permet à l'effecteur final d'atteindre une position spécifique et peut s'adapter de manière plus flexible à un environnement de travail spécial. Avec l’augmentation du nombre d’axes, la flexibilité du robot augmente également. Cependant, dans les applications industrielles actuelles, les robots industriels à trois, quatre et six axes sont les plus utilisés. En effet, dans certaines applications, une grande flexibilité n'est pas requise, les robots à trois et quatre axes ont une rentabilité plus élevée et les robots à trois et quatre axes présentent également de grands avantages en termes de vitesse. À l'avenir, dans l'industrie 3C qui nécessite une grande flexibilité, le robot industriel à sept axes aura sa place. Avec sa précision croissante, il remplacera dans un avenir proche l’assemblage manuel de produits électroniques de précision tels que les téléphones portables. Quel est l'avantage du robot industriel à sept axes par rapport au robot industriel à six axes ? Techniquement, quels sont les problèmes des robots industriels à six axes et quels sont les points forts des robots industriels à sept axes ? (1) Améliorer les caractéristiques cinématiques Dans la cinématique du robot, trois problèmes rendent le mouvement du robot très limité. La première est la configuration singulière. Lorsque le robot est dans une configuration singulière, son effecteur final ne peut pas se déplacer dans une certaine direction ni appliquer un couple, de sorte que la configuration singulière affecte grandement la planification du mouvement. Le sixième axe et le quatrième axe du robot à six axes sont colinéaires Le second est le dépassement du déplacement articulaire. Dans la situation de travail réelle, la plage angulaire de chaque articulation du robot est limitée. L'état idéal est de plus ou moins 180 degrés, mais de nombreuses articulations ne peuvent pas le faire. De plus, le robot à sept axes peut éviter un mouvement de vitesse angulaire trop rapide et rendre la répartition de la vitesse angulaire plus uniforme. Plage de mouvement et vitesse angulaire maximale de chaque axe du robot Xinsong à sept axes Troisièmement, il existe des obstacles dans l’environnement de travail. Dans l’environnement industriel, il existe à de nombreuses reprises divers obstacles environnementaux. Le robot traditionnel à six axes peut non seulement changer l'attitude du mécanisme d'extrémité sans changer la position du mécanisme d'extrémité. (2) Améliorer les caractéristiques dynamiques Pour le robot à sept axes, l'utilisation de ses degrés de liberté redondants permet non seulement d'obtenir de bonnes caractéristiques cinématiques grâce à la planification de trajectoire, mais également d'utiliser sa structure pour obtenir les meilleures performances dynamiques. Le robot à sept axes peut réaliser la redistribution du couple articulaire, ce qui implique le problème de l'équilibre statique du robot, c'est-à-dire que la force agissant sur l'extrémité peut être calculée par un certain algorithme. Pour le robot traditionnel à six axes, la force de chaque articulation est certaine et sa répartition peut être très déraisonnable. Cependant, pour le robot à sept axes, nous pouvons ajuster le couple de chaque articulation grâce à l'algorithme de contrôle pour rendre le couple supporté par le maillon faible aussi petit que possible, de sorte que la répartition du couple sur l'ensemble du robot soit plus uniforme et plus raisonnable. (3) Tolérance aux pannes En cas de panne, si une articulation tombe en panne, le robot traditionnel à six axes ne peut pas continuer à terminer le travail, tandis que le robot à sept axes peut continuer à travailler normalement en réajustant la redistribution de la vitesse de l'articulation défaillante (tolérance cinématique aux pannes) et le couple de l’articulation défaillante (tolérance dynamique aux pannes). Que ce soit du point de vue du produit ou du point de vue de l'application, le robot industriel à sept axes en est encore au stade préliminaire de développement, mais les grands fabricants ont présenté des produits pertinents dans les grandes expositions. On peut imaginer qu’ils sont très optimistes quant à son potentiel de développement futur. - KUKA LBR iiwa En novembre 2014, KUKA a lancé pour la première fois son premier robot photosensible à 7 degrés de liberté, lbriiwa, lors du salon des robots de la China International Industry Expo. Le robot Lbriiwa à sept axes est conçu sur la base du bras humain. Combiné avec un système de capteurs intégrés, le robot léger a une sensibilité programmable et une très grande précision. Tous les axes du lbriiwa à sept axes sont équipés d'une fonction de détection de collision haute performance et d'un capteur de couple commun intégré pour réaliser une coopération homme-machine. La conception à sept axes confère au produit KUKA une grande flexibilité et peut facilement franchir les obstacles. La structure du robot lbriiwa est en aluminium et son propre poids n'est que de 23,9 kg. Il existe deux types de charges, respectivement 7 kg et 14 kg, ce qui en fait le premier robot léger avec une charge supérieure à 10 kg. -ABB YuMi Le 13 avril 2015, abb a officiellement lancé le premier robot industriel à double bras au monde, Yumi, qui réalise véritablement la coopération homme-machine sur le marché à l'exposition industrielle de Hanovre, en Allemagne. Chaque bras de Yumi a sept degrés de liberté et son poids est de 38 kg. La charge de chaque bras est de 0,5 kg et la précision du positionnement répété peut atteindre 0,02 mm. Par conséquent, il est particulièrement adapté à l’assemblage de petites pièces, aux biens de consommation, aux jouets et à d’autres domaines. Des pièces de précision des montres mécaniques au traitement des téléphones mobiles, des tablettes et des pièces d'ordinateurs de bureau, Yumi ne pose aucun problème, ce qui reflète les excellentes caractéristiques du robot redondant, telles que l'extension de l'espace de travail accessible, la flexibilité, l'agilité et la précision. -Yaskawa Motoman SIA YASKAWA electric, un fabricant de robots bien connu au Japon et l'une des « quatre familles », a également lancé un certain nombre de produits robotiques à sept axes. Les robots de la série SIA sont des robots légers et agiles à sept axes, qui peuvent fournir une flexibilité humanoïde et accélérer rapidement. La conception légère et épurée de cette série de robots la rend très adaptée à une installation dans un espace étroit. La série SIA peut fournir une charge utile élevée (5 kg à 50 kg) et une large plage de travail (559 mm à 1 630 mm), ce qui est très approprié pour l'assemblage, le moulage par injection, l'inspection et d'autres opérations. En plus des produits robotisés légers à sept axes, Yaskawa a également lancé le système de soudage robotisé à sept axes. Son degré élevé de liberté permet de maintenir autant que possible la posture la plus appropriée pour obtenir un effet de soudage de haute qualité, particulièrement adapté au soudage des surfaces intérieures et obtenir la meilleure position d'approche. De plus, le produit peut avoir une disposition haute densité, éviter facilement les interférences entre lui et l'arbre et la pièce à usiner, et montrer son excellente fonction d'évitement d'obstacles. -Plus c'est intelligent, plus Presto mr20 Dès la fin de 2007, na bueryue a développé le robot à sept degrés de liberté « Presto mr20 ». En adoptant la conception à sept axes, le robot peut effectuer un flux de travail plus complexe et se déplacer dans une zone de travail étroite comme un bras humain. De plus, l'avant du robot Le couple de (poignet) est environ le double de celui du robot traditionnel à six axes d'origine. Le couple de la configuration standard est de 20kg. En réglant la plage d'action, il peut transporter jusqu'à 30 kg d'articles, la plage de travail est de 1 260 mm et la précision de positionnement répété est de 0,1 mm. En adoptant la structure à sept axes, mr20 peut travailler depuis le côté de la machine-outil lors de la prise et du placement des pièces sur la machine-outil. De cette façon, il améliore l’efficacité de la préparation et de l’entretien à l’avance. L'espace entre les machines-outils peut être réduit à moins de la moitié de celui d'un robot traditionnel à six axes. En outre, nazhibueryue a également lancé deux robots industriels, mr35 (avec une charge de 35 kg) et mr50 (avec une charge de 50 kg), qui peuvent être utilisés dans des espaces étroits et des endroits comportant des obstacles. -Robot industriel OTC à sept axes Odish du groupe Daihen au Japon a lancé les derniers robots à sept axes (fd-b4s, fd-b4ls, fd-v6s, fd-v6ls et fd-v20s). Grâce à la rotation du septième axe, ils peuvent réaliser la même action de torsion que les poignets humains et la même soudure pendant plus d'une semaine ; de plus, les robots à sept axes sont humains (fd-b4s, fd-b4ls), le câble de soudage est caché dans le corps du robot, il n'est donc pas nécessaire de prêter attention aux interférences entre le robot, le dispositif de soudage et la pièce pendant le opération d’enseignement. L'action est très douce et le degré de liberté de la posture de soudage a été amélioré, ce qui peut compenser le défaut selon lequel le robot traditionnel ne peut pas entrer dans le soudage en raison de l'interférence avec la pièce ou le dispositif de soudage. -Baxter et Sawyer de rethink Robotics Rethink robotics est un pionnier des robots coopératifs. Parmi eux, le robot à double bras Baxter, qui a été développé pour la première fois, dispose de sept degrés de liberté sur les deux bras et la plage de travail maximale d'un bras est de 1 210 mm. Baxter peut traiter deux tâches différentes en même temps pour augmenter l'applicabilité, ou traiter la même tâche en temps réel pour maximiser le rendement. Sawyer, lancé l'année dernière, est un robot à sept axes à un seul bras. Ses articulations flexibles utilisent le même actionneur élastique de série, mais l'actionneur utilisé dans ses articulations a été repensé pour le rendre plus petit. Étant donné que la conception à sept axes est adoptée et que la plage de travail est étendue à 100 mm, il peut effectuer la tâche de travail avec une charge plus importante, et la charge peut atteindre 4 kg, ce qui est beaucoup plus grand que la charge utile de 2,2 kg du robot Baxter. -Robot Yamaha à sept axes série Ya En 2015, Yamaha a lancé trois robots à sept axes « ya-u5f », « ya-u10f » et « ya-u20f », qui sont pilotés et contrôlés par le nouveau contrôleur « ya-c100 ». Le robot à 7 axes possède un axe e équivalent au coude humain, ce qui lui permet d'effectuer librement des actions de flexion, de torsion, d'extension et autres. Même dans les espaces étroits où il est difficile pour le robot d'effectuer l'opération en dessous de 6 axes, l'opération et le réglage peuvent être effectués en douceur. De plus, il peut également réaliser la position accroupie basse et l'action d'enroulement autour de l'arrière de l'appareil. L'actionneur à structure creuse est adopté, et le câble de l'appareil et le tuyau d'air sont intégrés dans le bras mécanique, ce qui n'interférera pas avec l'équipement environnant et permettra de réaliser une ligne de production compacte.