Nieuws uit de sector
0102030405
Industriële robot met zeven assen versus industriële robot met zes assen, wat is de kracht?
08-12-2023
De afgelopen jaren hebben multinationale robotgiganten industriële robots met zeven assen gelanceerd om de nieuwe high-end markt te veroveren, wat ons diepgaande nadenken over de zevenassige industriële robot heeft aangewakkerd. Wat zijn de unieke technische voordelen, onderzoeks- en ontwikkelingsproblemen, en welke industriële zevenassige robotproducten zijn de afgelopen jaren internationaal op de markt gebracht? Hoeveel assen moet een industriële robot hebben?
Momenteel worden industriële robots op grote schaal gebruikt in alle lagen van de bevolking, maar we ontdekten ook dat industriële robots niet alleen verschillende vormen hebben, maar ook een verschillend aantal assen. De zogenaamde as van de industriële robot kan worden verklaard met de professionele term vrijheidsgraad. Als de robot drie vrijheidsgraden heeft, kan hij vrij langs de X-, y- en Z-as bewegen, maar hij kan niet kantelen of roteren. Wanneer het aantal assen van de robot groter wordt, is het flexibeler voor de robot. Hoeveel assen moeten industriële robots hebben? Drie-assige robot wordt ook wel Cartesiaanse coördinaat of Cartesiaanse robot genoemd. Dankzij de drie assen kan de robot langs de drie assen bewegen. Dit type robot wordt over het algemeen gebruikt bij eenvoudig handlingwerk. 
Een robot met vier assen kan langs de X-, y- en Z-assen roteren. Anders dan een robot met drie assen, heeft deze een onafhankelijke vierde as. Over het algemeen kan de SCARA-robot worden beschouwd als een robot met vier assen. Vijf assen is de configuratie van veel industriële robots. Deze robots kunnen door drie ruimtecycli van X, y en Z roteren. Tegelijkertijd kunnen ze ronddraaien door te vertrouwen op de as op de basis en de as met flexibele rotatie van de hand, wat hun flexibiliteit vergroot. De robot met zes assen kan door de X-, y- en Z-assen gaan en elke as kan onafhankelijk roteren. Het grootste verschil met de vijfassige robot is dat er een extra as is die vrij kan draaien. De vertegenwoordiger van de zesassige robot is de youao-robot. Via het blauwe deksel op de robot kun je overzichtelijk het aantal assen van de robot berekenen. Robot met zeven assen, ook wel redundante robot genoemd, vergeleken met een robot met zes assen, zorgt de extra as ervoor dat de robot een aantal specifieke doelen kan vermijden, de eindeffector kan helpen een specifieke positie te bereiken en zich flexibeler kan aanpassen aan een speciale werkomgeving. Met de toename van het aantal assen neemt ook de flexibiliteit van de robot toe. In de huidige industriële toepassingen worden echter het meest drie-, vier- en zes-assige industriële robots gebruikt. Dit komt omdat in sommige toepassingen geen hoge flexibiliteit vereist is, drie- en vier-assige robots een hogere kosteneffectiviteit hebben en drie- en vier-assige robots ook grote snelheidsvoordelen hebben. In de toekomst, in de 3C-industrie die hoge flexibiliteit nodig heeft, zal de zevenassige industriële robot een plek kunnen krijgen. Met zijn toenemende nauwkeurigheid zal het in de nabije toekomst de handmatige assemblage van elektronische precisieproducten zoals mobiele telefoons vervangen. Wat is het voordeel van een zevenassige industriële robot ten opzichte van een zesassige industriële robot? Wat zijn technisch gezien de problemen met industriële robots met zes assen en wat zijn de sterke punten van industriële robots met zeven assen? (1) Verbeter de kinematische eigenschappen In de kinematica van de robot maken drie problemen de beweging van de robot zeer beperkt. De eerste is de enkelvoudige configuratie. Wanneer de robot zich in een enkelvoudige configuratie bevindt, kan de eindeffector niet in een bepaalde richting bewegen of koppel uitoefenen, waardoor de enkelvoudige configuratie grote invloed heeft op de bewegingsplanning. De zesde as en de vierde as van de zesassige robot zijn collineair De tweede is overschrijding van de gezamenlijke verplaatsing. In de echte werksituatie is het hoekbereik van elk gewricht van de robot beperkt. De ideale toestand is plus of min 180 graden, maar veel gewrichten kunnen dit niet. Bovendien kan de zevenassige robot een te snelle hoeksnelheidsbeweging vermijden en de hoeksnelheidsverdeling uniformer maken. Bewegingsbereik en maximale hoeksnelheid van elke as van de Xinsong-robot met zeven assen Ten derde zijn er obstakels in de werkomgeving. In de industriële omgeving zijn er vaak verschillende milieuobstakels. De traditionele zesassige robot kan niet alleen de houding van het eindmechanisme veranderen zonder de positie van het eindmechanisme te veranderen. (2) Verbeter de dynamische eigenschappen Voor de robot met zeven assen kan het gebruik van zijn redundante vrijheidsgraden niet alleen goede kinematische eigenschappen bereiken door middel van trajectplanning, maar ook zijn structuur gebruiken om de beste dynamische prestaties te bereiken. De robot met zeven assen kan de herverdeling van het gewrichtskoppel realiseren, wat het probleem van de statische balans van de robot met zich meebrengt, dat wil zeggen dat de kracht die op het uiteinde inwerkt, kan worden berekend door een bepaald algoritme. Voor de traditionele robot met zes assen is de kracht van elk gewricht zeker, en de verdeling ervan kan zeer onredelijk zijn. Voor de robot met zeven assen kunnen we echter het koppel van elk gewricht aanpassen via het besturingsalgoritme om het koppel dat door de zwakke schakel wordt gedragen zo klein mogelijk te maken, zodat de koppelverdeling van de hele robot uniformer en redelijker is. (3) Fouttolerantie In geval van falen, als één gewricht faalt, kan de traditionele robot met zes assen het werk niet blijven voltooien, terwijl de robot met zeven assen normaal kan blijven werken door de herverdeling van de snelheid van het defecte gewricht opnieuw aan te passen (kinematische fouttolerantie) en het koppel van de defecte verbinding (dynamische fouttolerantie). 
Elke arm van Yumi heeft zeven vrijheidsgraden en het lichaamsgewicht is 38 kg. De belasting van elke arm bedraagt 0,5 kg en de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid kan 0,02 mm bereiken. Daarom is het vooral geschikt voor de assemblage van kleine onderdelen, consumptiegoederen, speelgoed en andere gebieden. Van de precisieonderdelen van mechanische horloges tot de verwerking van mobiele telefoons, tabletcomputers en desktopcomputeronderdelen, Yumi is geen probleem, wat de uitstekende eigenschappen van de redundante robot weerspiegelt, zoals het uitbreiden van de bereikbare werkruimte, flexibiliteit, wendbaarheid en nauwkeurigheid. -Yaskawa Motoman SIA YASKAWA electric, een bekende robotfabrikant in Japan en een van de "vier families", heeft ook een aantal zevenassige robotproducten uitgebracht. Robots uit de SIA-serie zijn licht behendige robots met zeven assen, die humanoïde flexibiliteit kunnen bieden en snel kunnen accelereren. Het lichtgewicht en gestroomlijnde ontwerp van deze serie robots maakt hem zeer geschikt voor installatie in een smalle ruimte. De SIA-serie kan een hoog laadvermogen (5 kg tot 50 kg) en een groot werkbereik (559 mm tot 1630 mm) bieden, wat zeer geschikt is voor montage, spuitgieten, inspectie en andere werkzaamheden. Naast de lichte zevenassige robotproducten heeft Yaskawa ook het zevenassige robotlassysteem uitgebracht. De hoge mate van vrijheid kan de meest geschikte houding zoveel mogelijk behouden om een laseffect van hoge kwaliteit te bereiken, vooral geschikt voor lassen aan de binnenkant en om de beste naderingspositie te bereiken. Bovendien kan het product een lay-out met hoge dichtheid hebben, gemakkelijk interferentie tussen het product en de as en het werkstuk vermijden en zijn uitstekende obstakelvermijdingsfunctie vertonen. -Hoe intelligenter, hoe meer Presto mr20 Al eind 2007 ontwikkelde Na Bueryue de robot met zeven vrijheidsgraden "Presto mr20". Door gebruik te maken van het zevenassige ontwerp kan de robot een complexere workflow uitvoeren en in een smal werkgebied bewegen, net als een menselijke arm. Bovendien is de voorkant van de robot het koppel van (pols) ongeveer tweemaal zo groot als dat van de originele traditionele robot met zes assen. Het koppel van de standaardconfiguratie bedraagt 20 kg. Door het actiebereik in te stellen, kan het tot 30 kg aan artikelen dragen, het werkbereik is 1260 mm en de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid is 0,1 mm. Door gebruik te maken van de zeven-assige structuur kan mr20 vanaf de zijkant van de werktuigmachine werken bij het nemen en plaatsen van werkstukken op de werktuigmachine. Op deze manier verbetert het de efficiëntie van voorbereiding en onderhoud vooraf. De ruimte tussen werktuigmachines kan worden teruggebracht tot minder dan de helft van de traditionele zesassige robot. 
Daarnaast heeft nazhibueryue ook twee industriële robots uitgebracht, mr35 (met een belasting van 35 kg) en mr50 (met een belasting van 50 kg), die kunnen worden gebruikt in smalle ruimtes en op plaatsen met obstakels. -OTC industriële robot met zeven assen Odish van de Daihen-groep in Japan heeft de nieuwste robots met zeven assen gelanceerd (fd-b4s, fd-b4ls, fd-v6s, fd-v6ls en fd-v20s). Door de rotatie van de zevende as kunnen ze meer dan een week lang dezelfde draaibeweging realiseren als menselijke polsen en lassen; bovendien zijn robots met zeven assen menselijk (fd-b4s, fd-b4ls). De laskabel is verborgen in het robotlichaam, dus er hoeft geen aandacht te worden besteed aan de interferentie tussen de robot, de lasarmatuur en het werkstuk tijdens de leeroperatie. De actie is zeer soepel en de mate van vrijheid van de lashouding is verbeterd, wat het defect kan compenseren dat de traditionele robot het laswerk niet kan betreden vanwege interferentie met het werkstuk of de lasopstelling. -Baxter en Sawyer van Rethink Robotics Rethink Robotics is een pionier op het gebied van coöperatieve robots. Onder hen heeft de Baxter-robot met dubbele arm, die voor het eerst werd ontwikkeld, zeven vrijheidsgraden op beide armen, en het maximale werkbereik van één arm is 1210 mm. Baxter kan twee verschillende taken tegelijkertijd verwerken om de toepasbaarheid te vergroten, of dezelfde taak in realtime verwerken om de output te maximaliseren. Sawyer, vorig jaar gelanceerd, is een eenarmige robot met zeven assen. De flexibele verbindingen maken gebruik van dezelfde elastische actuator, maar de actuator die in de verbindingen wordt gebruikt, is opnieuw ontworpen om deze kleiner te maken. Omdat het ontwerp met zeven assen is overgenomen en het werkbereik is uitgebreid tot 100 mm, kan het de werktaak met een grotere belasting voltooien en kan de belasting 4 kg bereiken, wat veel groter is dan de 2,2 kg nuttige last van de Baxter-robot. -Yamaha zeven-assige robot Ya-serie In 2015 lanceerde Yamaha drie zevenassige robots "ya-u5f", "ya-u10f" en "ya-u20f", die worden aangedreven en bestuurd door de nieuwe controller "ya-c100". De robot met 7 assen heeft een e-as die gelijkwaardig is aan de menselijke elleboog, zodat hij vrijelijk buig-, torsie-, extensie- en andere acties kan uitvoeren. Zelfs in de smalle opening waar het voor de robot moeilijk is om de handeling onder de 6 assen uit te voeren, kan de handeling en instelling soepel worden uitgevoerd. Bovendien kan het ook de lage hurkpositie en de wikkelactie rond de achterkant van het apparaat realiseren. Er wordt gebruik gemaakt van een actuator met holle structuur en de apparaatkabel en luchtslang zijn ingebouwd in de mechanische arm, die de omringende apparatuur niet hindert en een compacte productielijn kan realiseren.
Een robot met vier assen kan langs de X-, y- en Z-assen roteren. Anders dan een robot met drie assen, heeft deze een onafhankelijke vierde as. Over het algemeen kan de SCARA-robot worden beschouwd als een robot met vier assen. Vijf assen is de configuratie van veel industriële robots. Deze robots kunnen door drie ruimtecycli van X, y en Z roteren. Tegelijkertijd kunnen ze ronddraaien door te vertrouwen op de as op de basis en de as met flexibele rotatie van de hand, wat hun flexibiliteit vergroot. De robot met zes assen kan door de X-, y- en Z-assen gaan en elke as kan onafhankelijk roteren. Het grootste verschil met de vijfassige robot is dat er een extra as is die vrij kan draaien. De vertegenwoordiger van de zesassige robot is de youao-robot. Via het blauwe deksel op de robot kun je overzichtelijk het aantal assen van de robot berekenen. Robot met zeven assen, ook wel redundante robot genoemd, vergeleken met een robot met zes assen, zorgt de extra as ervoor dat de robot een aantal specifieke doelen kan vermijden, de eindeffector kan helpen een specifieke positie te bereiken en zich flexibeler kan aanpassen aan een speciale werkomgeving. Met de toename van het aantal assen neemt ook de flexibiliteit van de robot toe. In de huidige industriële toepassingen worden echter het meest drie-, vier- en zes-assige industriële robots gebruikt. Dit komt omdat in sommige toepassingen geen hoge flexibiliteit vereist is, drie- en vier-assige robots een hogere kosteneffectiviteit hebben en drie- en vier-assige robots ook grote snelheidsvoordelen hebben. In de toekomst, in de 3C-industrie die hoge flexibiliteit nodig heeft, zal de zevenassige industriële robot een plek kunnen krijgen. Met zijn toenemende nauwkeurigheid zal het in de nabije toekomst de handmatige assemblage van elektronische precisieproducten zoals mobiele telefoons vervangen. Wat is het voordeel van een zevenassige industriële robot ten opzichte van een zesassige industriële robot? Wat zijn technisch gezien de problemen met industriële robots met zes assen en wat zijn de sterke punten van industriële robots met zeven assen? (1) Verbeter de kinematische eigenschappen In de kinematica van de robot maken drie problemen de beweging van de robot zeer beperkt. De eerste is de enkelvoudige configuratie. Wanneer de robot zich in een enkelvoudige configuratie bevindt, kan de eindeffector niet in een bepaalde richting bewegen of koppel uitoefenen, waardoor de enkelvoudige configuratie grote invloed heeft op de bewegingsplanning. De zesde as en de vierde as van de zesassige robot zijn collineair De tweede is overschrijding van de gezamenlijke verplaatsing. In de echte werksituatie is het hoekbereik van elk gewricht van de robot beperkt. De ideale toestand is plus of min 180 graden, maar veel gewrichten kunnen dit niet. Bovendien kan de zevenassige robot een te snelle hoeksnelheidsbeweging vermijden en de hoeksnelheidsverdeling uniformer maken. Bewegingsbereik en maximale hoeksnelheid van elke as van de Xinsong-robot met zeven assen Ten derde zijn er obstakels in de werkomgeving. In de industriële omgeving zijn er vaak verschillende milieuobstakels. De traditionele zesassige robot kan niet alleen de houding van het eindmechanisme veranderen zonder de positie van het eindmechanisme te veranderen. (2) Verbeter de dynamische eigenschappen Voor de robot met zeven assen kan het gebruik van zijn redundante vrijheidsgraden niet alleen goede kinematische eigenschappen bereiken door middel van trajectplanning, maar ook zijn structuur gebruiken om de beste dynamische prestaties te bereiken. De robot met zeven assen kan de herverdeling van het gewrichtskoppel realiseren, wat het probleem van de statische balans van de robot met zich meebrengt, dat wil zeggen dat de kracht die op het uiteinde inwerkt, kan worden berekend door een bepaald algoritme. Voor de traditionele robot met zes assen is de kracht van elk gewricht zeker, en de verdeling ervan kan zeer onredelijk zijn. Voor de robot met zeven assen kunnen we echter het koppel van elk gewricht aanpassen via het besturingsalgoritme om het koppel dat door de zwakke schakel wordt gedragen zo klein mogelijk te maken, zodat de koppelverdeling van de hele robot uniformer en redelijker is. (3) Fouttolerantie In geval van falen, als één gewricht faalt, kan de traditionele robot met zes assen het werk niet blijven voltooien, terwijl de robot met zeven assen normaal kan blijven werken door de herverdeling van de snelheid van het defecte gewricht opnieuw aan te passen (kinematische fouttolerantie) en het koppel van de defecte verbinding (dynamische fouttolerantie). Industriële robotproducten met zeven assen van internationale reuzen
Of het nu vanuit het productoogpunt of vanuit het oogpunt van de toepassing is, de zevenassige industriële robot bevindt zich nog in de voorbereidende ontwikkelingsfase, maar grote fabrikanten hebben relevante producten op grote beurzen gepusht. Men kan zich voorstellen dat zij zeer optimistisch zijn over het toekomstige ontwikkelingspotentieel ervan. - KUKA LBR iiwa In november 2014 bracht KUKA voor het eerst KUKA's eerste 7-DOF lichtgevoelige robot lbriiwa uit op de robottentoonstelling van China International Industry Expo. De zevenassige robot van Lbriiwa is ontworpen op basis van de menselijke arm. Gecombineerd met een geïntegreerd sensorsysteem heeft de lichtrobot een programmeerbare gevoeligheid en een zeer hoge nauwkeurigheid. Alle assen van de zevenassige lbriiwa zijn uitgerust met een krachtige botsingsdetectiefunctie en een geïntegreerde gewrichtskoppelsensor om samenwerking tussen mens en machine te realiseren. Het zevenassige ontwerp zorgt ervoor dat het product van KUKA een hoge flexibiliteit heeft en gemakkelijk obstakels kan oversteken. De structuur van de lbriiwa-robot is gemaakt van aluminium en het eigen gewicht is slechts 23,9 kg. Er zijn twee soorten lasten, respectievelijk 7 kg en 14 kg, waardoor het de eerste lichte robot is met een last van meer dan 10 kg. - ABB YuMi Op 13 april 2015 lanceerde abb officieel 's werelds eerste dubbelarmige industriële robot Yumi die werkelijk samenwerking tussen mens en machine realiseert op de industriële tentoonstelling in Hannover, Duitsland. Elke arm van Yumi heeft zeven vrijheidsgraden en het lichaamsgewicht is 38 kg. De belasting van elke arm bedraagt 0,5 kg en de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid kan 0,02 mm bereiken. Daarom is het vooral geschikt voor de assemblage van kleine onderdelen, consumptiegoederen, speelgoed en andere gebieden. Van de precisieonderdelen van mechanische horloges tot de verwerking van mobiele telefoons, tabletcomputers en desktopcomputeronderdelen, Yumi is geen probleem, wat de uitstekende eigenschappen van de redundante robot weerspiegelt, zoals het uitbreiden van de bereikbare werkruimte, flexibiliteit, wendbaarheid en nauwkeurigheid. -Yaskawa Motoman SIA YASKAWA electric, een bekende robotfabrikant in Japan en een van de "vier families", heeft ook een aantal zevenassige robotproducten uitgebracht. Robots uit de SIA-serie zijn licht behendige robots met zeven assen, die humanoïde flexibiliteit kunnen bieden en snel kunnen accelereren. Het lichtgewicht en gestroomlijnde ontwerp van deze serie robots maakt hem zeer geschikt voor installatie in een smalle ruimte. De SIA-serie kan een hoog laadvermogen (5 kg tot 50 kg) en een groot werkbereik (559 mm tot 1630 mm) bieden, wat zeer geschikt is voor montage, spuitgieten, inspectie en andere werkzaamheden. Naast de lichte zevenassige robotproducten heeft Yaskawa ook het zevenassige robotlassysteem uitgebracht. De hoge mate van vrijheid kan de meest geschikte houding zoveel mogelijk behouden om een laseffect van hoge kwaliteit te bereiken, vooral geschikt voor lassen aan de binnenkant en om de beste naderingspositie te bereiken. Bovendien kan het product een lay-out met hoge dichtheid hebben, gemakkelijk interferentie tussen het product en de as en het werkstuk vermijden en zijn uitstekende obstakelvermijdingsfunctie vertonen. -Hoe intelligenter, hoe meer Presto mr20 Al eind 2007 ontwikkelde Na Bueryue de robot met zeven vrijheidsgraden "Presto mr20". Door gebruik te maken van het zevenassige ontwerp kan de robot een complexere workflow uitvoeren en in een smal werkgebied bewegen, net als een menselijke arm. Bovendien is de voorkant van de robot het koppel van (pols) ongeveer tweemaal zo groot als dat van de originele traditionele robot met zes assen. Het koppel van de standaardconfiguratie bedraagt 20 kg. Door het actiebereik in te stellen, kan het tot 30 kg aan artikelen dragen, het werkbereik is 1260 mm en de herhaalde positioneringsnauwkeurigheid is 0,1 mm. Door gebruik te maken van de zeven-assige structuur kan mr20 vanaf de zijkant van de werktuigmachine werken bij het nemen en plaatsen van werkstukken op de werktuigmachine. Op deze manier verbetert het de efficiëntie van voorbereiding en onderhoud vooraf. De ruimte tussen werktuigmachines kan worden teruggebracht tot minder dan de helft van de traditionele zesassige robot. Daarnaast heeft nazhibueryue ook twee industriële robots uitgebracht, mr35 (met een belasting van 35 kg) en mr50 (met een belasting van 50 kg), die kunnen worden gebruikt in smalle ruimtes en op plaatsen met obstakels. -OTC industriële robot met zeven assen Odish van de Daihen-groep in Japan heeft de nieuwste robots met zeven assen gelanceerd (fd-b4s, fd-b4ls, fd-v6s, fd-v6ls en fd-v20s). Door de rotatie van de zevende as kunnen ze meer dan een week lang dezelfde draaibeweging realiseren als menselijke polsen en lassen; bovendien zijn robots met zeven assen menselijk (fd-b4s, fd-b4ls). De laskabel is verborgen in het robotlichaam, dus er hoeft geen aandacht te worden besteed aan de interferentie tussen de robot, de lasarmatuur en het werkstuk tijdens de leeroperatie. De actie is zeer soepel en de mate van vrijheid van de lashouding is verbeterd, wat het defect kan compenseren dat de traditionele robot het laswerk niet kan betreden vanwege interferentie met het werkstuk of de lasopstelling. -Baxter en Sawyer van Rethink Robotics Rethink Robotics is een pionier op het gebied van coöperatieve robots. Onder hen heeft de Baxter-robot met dubbele arm, die voor het eerst werd ontwikkeld, zeven vrijheidsgraden op beide armen, en het maximale werkbereik van één arm is 1210 mm. Baxter kan twee verschillende taken tegelijkertijd verwerken om de toepasbaarheid te vergroten, of dezelfde taak in realtime verwerken om de output te maximaliseren. Sawyer, vorig jaar gelanceerd, is een eenarmige robot met zeven assen. De flexibele verbindingen maken gebruik van dezelfde elastische actuator, maar de actuator die in de verbindingen wordt gebruikt, is opnieuw ontworpen om deze kleiner te maken. Omdat het ontwerp met zeven assen is overgenomen en het werkbereik is uitgebreid tot 100 mm, kan het de werktaak met een grotere belasting voltooien en kan de belasting 4 kg bereiken, wat veel groter is dan de 2,2 kg nuttige last van de Baxter-robot. -Yamaha zeven-assige robot Ya-serie In 2015 lanceerde Yamaha drie zevenassige robots "ya-u5f", "ya-u10f" en "ya-u20f", die worden aangedreven en bestuurd door de nieuwe controller "ya-c100". De robot met 7 assen heeft een e-as die gelijkwaardig is aan de menselijke elleboog, zodat hij vrijelijk buig-, torsie-, extensie- en andere acties kan uitvoeren. Zelfs in de smalle opening waar het voor de robot moeilijk is om de handeling onder de 6 assen uit te voeren, kan de handeling en instelling soepel worden uitgevoerd. Bovendien kan het ook de lage hurkpositie en de wikkelactie rond de achterkant van het apparaat realiseren. Er wordt gebruik gemaakt van een actuator met holle structuur en de apparaatkabel en luchtslang zijn ingebouwd in de mechanische arm, die de omringende apparatuur niet hindert en een compacte productielijn kan realiseren.