以小型机器人系列中的R-0iB型机器人为例进行机器人本体的介绍,由于发那科产品的不断更迭出新,R-0iB并不是发那科机器人公司主推的最新款产品,但这并不影响我们对于机器人本体结构的学习。
R-0iB是一款专门为弧焊应用而设计的六轴垂直串联机器人,它也被称作ARC Mate 0iB,它在原有机器人的基础上实现了机器人手臂的进一步轻量化和紧凑化。其手臂苗条、安装空间小以及机身质量轻的特点,使得它非常适合动作要求精细的弧焊作业。
对于一款机器人本体,除了它的特点和适用场景外,首先需要对它可见的机械结构有所认知。R-0iB可以选择是否配置台架,配置台架可以减少机器人的自干涉区域,两种配置的机器人本体的机械结构如图所示。图中的字母“J”是Joint的缩写,表示机器人关节轴,J1表示轴1,J2表示轴2依次类推。
R-0iB各个轴的移动方向定义和法兰坐标系的方向定义如图所示,图中机器人各关节轴处于0度位置,“+”表示轴的动作的正方向,“-”表示轴的动作负方向。机器人本体上也贴有标签,用于指示关节轴的移动方向的定义,机器人操作者应熟记各轴移动方向的定义,这样才能示教器娴熟地通过操纵机器人本体移动。
本体上的铭牌和原点校准对其刻线也需要机器人用户有所认知,铭牌标刻了机器人本体的型号、生产日期、重量等信息。轴的原点校准刻线相互对其的时候,该轴处于0度位置附近,进行机器人原点校准时,应首先将手动操纵机器人各关节轴移动至原点校准刻线对其的位置。R-0iB机器人的铭牌和原点校准刻线如图所示。
在认知了机器人本体的机械结构之后,我们需要进一步了解机器人的性能参数,主要包括各关节轴的移动范围、工作半径、载荷能力、最大运动速度、重复定位精度、IP防护等级、工作环境温度适应范围、工作环境湿度适应范围、海拔高度适应范围、底座安装孔位置尺寸、末端法兰安装孔位置尺寸等。R-0iB机器人部分性能参数见表。
| 机型 | R-0iB | |
| 控制轴数 | 6轴(J1、J2、J3、J4、J5、J6 ) | |
| 工作半径 | 1437mm | |
| 安装方式 | 地面安装、顶吊装、倾斜角安装 | |
| 动作范围和最高速度 | J1 | 不带台架:±120°,255 °/S; 带台架:±180°,255 °/S |
| J2 | -90°~ 160°,215 °/S | |
| J3 | -180°~275°,225 °/S | |
| J4 | -190°~190°,425 °/S | |
| J5 | -140°~140°,425 °/S | |
| J6 | -360°~360°,625 °/S | |
| 手腕部可搬运质量 | 3 kg | |
| 手腕部允许负载转矩 | J4 | 8.9 N·m |
| J5 | 8.9 N·m | |
| J6 | 8.9 N·m | |
| 手腕部允许负载转动惯量 | J4 | 0.280 kg·m² |
| J5 | 0.280 kg·m² | |
| J6 | 0.280 kg·m² | |
| 重复定位精度 | ±0.08 mm | |
| 噪声等级 | 70 dB以下 | |
| 机器人质量 | 不带台架99 kg ;带台架145kg | |
| 安装条件 | 环境温度 | 0~45 °C |
| 环境湿度 | 长期75 % RH 以下,短期95 % RH以下 | |
| 振动加速度 | 4.9 m/s² | |
| 海拔高度 | 海拔1000 m 以下 |
在一个工业机器人集成项目中,机器人应用技术人员往往需要向机械设计人员提供机器人机座的安装孔位置尺寸和末端法兰的安装孔位置尺寸,以便机械设计人员进行机器人的机座和末端执行器的相关机械设计工作,因此我们在学习一款机器人的时候,这些内容也需要进行学习。
R-0iB机器人六轴末端法兰上,末端执行器的安装孔位置尺寸如图所示:
无台架款R-0iB机器人机座的尺寸如图所示:
有台架款式的R-0iB机器人的机座尺寸如图所示:
除了法兰和机座的尺寸外,当需要在机器人手臂上安装诸如送丝机构之类的外部设备时,还要需要向机械设计人员提供位于J3轴外壳的设备安装平面的尺寸,J3轴处的外部设备安装面的尺寸如图所示。
在机器人集成项目中,我们还需要将机器人本体上的电气接口提供给电气设计人员,以便电气设计人员进行机器人本体与周边设备(比如机器人末端执行器)的控制电路设计。R-0iB机器人本体上的电气接口比较少,其中最重要的是机器人上的伺服电机的动力线与信号线的电气接口,另外是为了方便走线,而预置的电信号线束和气体管道接口。R-0iB上的动力线缆和信号线缆连接器的位置如图所示。
如果有选购EE选项电缆接口,EE接口预留于J3轴外部设备安装平面附近,EE接口是一个5PIN的连接器,它通过一根5芯 线束连通到机座上的动力线、信号线连接器上,较美观和方便。EE接口的位置和引脚定义如图所示。
R-0iB还在本体线束内预置了两根外径6mm的气管,其中黑色气管用于输送压缩空气,蓝色气管用于输送焊机保护气体,气管从机座除一直敷设到J3轴外部设备安装平面处,气管的敷设走向如图所示。
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