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Magntek麥歌恩磁編碼芯片MT6835廣泛應(yīng)用于六軸機器人方案:傳統(tǒng)六軸機器人的基本構(gòu)成及特點

時間：2023-02-01       發(fā)布人：京柏微       點擊量：

傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人基本構(gòu)成


傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機器人主要由本體結(jié)構(gòu)件、減速器、伺服電機、控制器等構(gòu)成。
Magntek，麥歌恩，磁編碼芯片，MT6835，六軸機器人方案，傳統(tǒng)六軸機器人的基本構(gòu)成及特點.png

本體結(jié)構(gòu)件



工業(yè)機器人本體由旋轉(zhuǎn)機座，大臂，小臂等部位組成，是機器人外面最直接的機械結(jié)構(gòu)。機器人本體結(jié)構(gòu)件包含鑄鐵、鑄鋼、鑄鋁、結(jié)構(gòu)鋼等多種材質(zhì)。


 減速器 

 

減速器用于承載機器人各個關(guān)節(jié)的載荷，電機輸出的高轉(zhuǎn)速低扭矩通過減速器后形成低轉(zhuǎn)速高轉(zhuǎn)矩，從而提升機器人各軸的輸出力矩，使得機器人可以承受較大的負(fù)載。機器人對減速器的要求很高，需要減速器體積小、質(zhì)量小、減速比大、精度高、抗沖擊等。


目前大量應(yīng)用于多關(guān)節(jié)機器人的減速器主要有兩種：一種是RV減速器，另一種是諧波減速器。RV減速器因具有更高的剛度和回轉(zhuǎn)精度，一般被放置在大臂、肩部等重負(fù)載位置；諧波減速器則被放置在小臂及手腕部。


驅(qū)動控制系統(tǒng)



驅(qū)動控制系統(tǒng)主要用于控制機器人按照設(shè)定的運動參數(shù)進行運動。其主要包含伺服驅(qū)動器、伺服電機和控制器。


（1）伺服電機主要用于驅(qū)動機器人的關(guān)節(jié)，要求具備最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍；
（2）伺服驅(qū)動器是驅(qū)動伺服電機進行運動的裝置，根據(jù)控制器的指令，伺服驅(qū)動器給予伺服電機相應(yīng)的電流，從而保證伺服電機按照需求的運動速度、加速度、運轉(zhuǎn)位置等條件進行運動，從保證機械臂的運動達到設(shè)定要求。
（2）控制器可對其內(nèi)部參數(shù)進行人工設(shè)定而實現(xiàn)對機器人的位置控制、速度控制和轉(zhuǎn)矩控制等多種功能。

六軸串聯(lián)機器人“軸”作用


傳統(tǒng)六軸工業(yè)機器人一般有6個自由度，常見的包含旋轉(zhuǎn)（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）、手腕擺動（B軸）和手腕回轉(zhuǎn)（T軸）。6個關(guān)節(jié)合成實現(xiàn)末端的6自由度動作。
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一軸：第一個軸是連接底座的部分，承載著整個機器人的重量和和底座的左右轉(zhuǎn)動；
二軸：控制機器人大臂的前后擺動；
三軸：控制機器人小臂的前后擺動；
四軸：控制機器人小臂旋轉(zhuǎn)；
五軸：控制和上下微調(diào)機械手手腕的轉(zhuǎn)動，通常是當(dāng)產(chǎn)品抓取后可以進行產(chǎn)品翻轉(zhuǎn)的動作；
六軸：用于末端夾具部分的旋轉(zhuǎn)功能，可更精確定位到產(chǎn)品。

Tips


根據(jù)應(yīng)用場景不同，手腕部分也有不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。B（bend）表示彎曲結(jié)構(gòu)，R（revolve）表示轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。


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六軸串聯(lián)機器人優(yōu)劣勢


優(yōu)勢

圖片

  • 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝占地面積??；

  • 靈活性好，手部到達位置范圍大，具有較好的避障性能；

  • 沒有移動關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)密封性能好，摩擦小，慣量??；

  • 關(guān)節(jié)驅(qū)動力小，能耗較低。


    劣勢

    圖片


  • 運動過程中存在平衡問題，控制存在耦合；

  • 當(dāng)大臂和小臂舒展開時，機器人結(jié)構(gòu)剛度較差；

  • 控制運動過程中存在奇異點，使用及控制算法需規(guī)避。


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Magntek麥歌恩MT6835芯片是MagnTek最新推出的第三代磁性角度編碼器IC,基于各向異性磁阻(Anisotropic Magnetoresistive,簡稱AMR)技術(shù)和專有的信號處理技術(shù)實現(xiàn)了0~360°絕對角度測量。該芯片由一對AMR惠斯通電橋和信號處理ASIC電路組成,隨著平行于芯片表面的磁場的旋轉(zhuǎn),芯片可以輸出ABZ/UVWw、PWM等角度信號,同時用戶還可以通過支持高達16MHz時鐘的SPI接口讀取芯片內(nèi)部的21bit絕對角度數(shù)據(jù)。支持最高120000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速。MT6835提供了客戶端勻速轉(zhuǎn)動自校準(zhǔn)方式,可以有效的將INL減小到±0.07°(典型值)以內(nèi);同時進一步的NLC對拖校準(zhǔn)可以將INL減小到±0.02°(典型值)以內(nèi)。MT6835可應(yīng)用于各類有高速高精度角度控制需求的應(yīng)用場景,如閉環(huán)步進電機控制、2500線伺服以及17位絕對值伺服電機控制等。
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