随着社会越来越发达,智能机器人也逐步进入我们的生活,为生活带来一定的便捷。
智能机器人分成串连智能机器人、并联机器人和混和机器人三大类型。在其中,并联机器人由一些闭环控制运动链构成,主要有两种传统构形:Delta机器人和Stewart智能机器人。
Delta并联机器人在上个世纪90时代才会真正造成普遍留意,具备弯曲刚度高、速度更快、软性强、重量较轻等特点。在餐饮、药业、电子器件等轻工行业中运用*为普遍,在物料运送、外包装、快递分拣等方面有无可比拟的优点。近些年,伴随着在这个市场中的运用日益普遍,并联机器人已经成为工业机械手需求增长的新鲜血液。
目前来说,并联机器人数量还很小,相对于传统串连机器人市场,参加游戏的玩家很少,国际企业包含ABB、fanuc、博力实、omron等,中国公司包含勃肯特、阿童木、华盛控、李群等。高工产研机器人研究所(GGII)资料显示,2019年,我国市场DELTA销售量4620台,同比增加30．14%,其销售市场产值规模5．94亿人民币,同比增加12．50%。GGII预估,当作工业机械手的细分赛道,Delta并联机器人销售市场充足撑起每一年10数亿级市场需求。
相比Delta智能机器人的火爆,Stewart智能机器人做为全世界发生的**种并联机器人,其应用领域一直没有获得深入挖掘。
Stewart机器人是什么?
Stewart智能机器人有着六自由度,有六条碳键,每一条碳键的两边为球副,正中间由一移动副连接二杆。
Stewart智能机器人*初由Gough在1947年创造发明,被用来检验各种各样负载情况下的刹车盘磨损。将Stewart与Gough联系在一起源于Stewart在1965年公开发表一篇论文中,提到了Gough工作和这类服务平台的影像,这篇论文对并联机器人动力学的高速发展形成了重要的影响。鉴于此,这种结构的并联机器人又被称为Gough-Stewart智能机器人。
在学术上,Stewart智能机器人都是*经典并联机器人构形。大学课本里详细介绍并联机器人,**个事例基本上都是Stewart智能机器人;教材内容上对并联机器人开展动力学和动力学模型测算举例说明,大多数都会以Stewart智能机器人为例子,可以见得Stewart机器人在并联机器人中的重要性。
Stewart设备个人优点不言而喻:
1、轻载:那也是并联机构普遍存在的优点,可是Stewart智能机器人优点尤为明显。理由很简单,生活中有六条 “腿”,动平台与负荷重量被分散化到六条碳键上。有研究表明,在拥有相同负载能力的情形下,Stewart机器人净重约是传统式六自由度串连智能机器人重量1/20;
2、全可玩性:Stewart智能机器人拥有完整的六个自由度,因此其动机构在办公空间内本质上能完成随意位姿的运动。
Stewart智能机器人因其构形和可玩性的特征,有其先天发育不足,限定着其进一步发展,其弊端如下所示:
1、并没有解决方案解析解:因为它具有六个自由度和构形的特征,目前还没有求得出动力学解决方案的解析解,因此其如今难以实现像Delta智能机器人一样的高精度健身运动(delta智能机器人能够求得出动力学解决方案的解析解);
2、奇特位型繁杂:因为可玩性多,Stewart机器人奇特位型十分复杂,如今学界早已求得出它8种奇特位型,当中第8种奇特位型于2004年被求得出去,那时间距Stewart公开发表毕业论文已经过去半世纪,换句话说,或许还有奇特位型未被发现;
3、没工作区域的解析解:因为学界都还没求得出Stewart机器人解析解,因此其办公空间都没有解析解,如今通用性的办法是应用蒙特卡罗法检索。工作中空间狭小本来就是并联机器人的一大缺陷,而Stewart智能机器人又没办公空间解析解,针对Stewart机器人的应用就更不好了。
Stewart机器人关键“游戏玩家”
也正是因为Stewart机器人这种优点和缺点,Stewart智能机器人常被用来仿真模拟台、摆动台行业,比如飞行模拟器、地震模拟台、战舰仿真模拟台、汽车模拟台等;在民用型领域的应用包含影片坐椅等。这种工作状况一般都期待平台是六个自由度,轻载,可是健身运动速度非常低,并且对运动精密度要求较低。
目前国内传统生产制造Stewart服务平台相关产品的公司主要包括天津市鼎成、福云水间翼、大连市瑞新、星河凯明、武汉华之洋等。
天津市鼎成国家高新技术有限责任公司,是天津工程机械研究院控股子公司,将原天成所军用处在1999年改革而成,归属于我国机械工业集团有限责任公司,其产品以串连摆动台和六自由度并接摆动台为主导。
大连市瑞信摆动台科技公司,其前身是哈尔滨工程大学流体传动及控制教研组,公司在2001年建立,主营业务二、三、六自由度并接摆动台。
天津市福云水间翼科技公司,是哈尔滨工程大学电液伺服模拟仿真及实验系统软件研究室于2010年建立而成独资公司,主营业务各种各样仿真模拟台及三、六自由度并接摆动台。
北京星河凯明炫酷模拟仿真手机模拟器核心,于1999年创立,主营业务单自由度、二可玩性、三自由度、四可玩性、六自由度运动仿真试验平台。
武汉华之洋科技公司其前身是七一七研究室光电系统运用部,是中国船舶重工集团第七一七研究室(HIEO)的子公司,创办于2000年,主营业务二、三、五可玩性串连和六自由度并接摆动台。
总体来看,已有的摆动台游戏玩家一般起源于研究室,或通过具有我国军用背景公司衍化而成,这些公司而长期和军队相处,或本来就是国家军工业,与此同时自身也有一定的研究能力,因此有权利,也是有水平共享摆动台这方面“生日蛋糕”。一般的私营机器人企业因为没有以上优点,所以通常不把摆动台做为产品研发关键。
新起机器人企业的进入
觉察Stewart机器人特色优势,现在已经有机器人厂商逐渐产品研发Stewart智能机器人,从而有可能会把它触手tv伸到摆动台、仿真模拟台行业,和传统致力于摆动台、仿真模拟台“领先”市场竞争。
机器人企业**的优势是其控制系统。因为Stewart智能机器人适用场景对精密度一般要求较低,健身运动较简易,将传统的智能机器人控制系统、轨迹规划算法应用到仿真模拟台情景,归属于特征提取市场竞争。
另一方面,与传统的摆动台、仿真模拟台公司对比,机器人企业的缺点也是一样显著:
1、资质证书难题:相当一部分的仿真模拟台新项目源自军队,假如企业想要招投标,需要有一定的保密资质,而且这个资质证书是相当一部分机器人企业不具备的。不正规的,公司连招投标的机会都没有。可是一旦取得成功申请办理保密资质,公司那就需要遵守规定,比如办公室电脑不能上网等,这种标准对于公司工作效率没有好处;
2、轻载的需求:和Delta机器人的应用情景不一样,Stewart智能机器人主要用于轻载的工作状况,其安装方法与Delta也不尽相同,它定服务平台再下,动服务平台在下。动平台中负荷,有可能是一艘军舰,有可能是一架飞机,也有可能是一辆坦克。负荷可能为多吨、几十吨甚至上百吨。工作状况的突然变化,也对企业带来了全新的考验;
3、非标设计的需求:现在干Delta机器人公司,多见研制出不同型号的机器人,再将不同型号的机器人应用于不同的场景上。可是摆动台、仿真模拟台各个项目都不一样,工作状况各有不同,所以无法借助几类已有的型号规格应对不一样项目,需要经常根据不同的新项目,对摆动台开展独立的总体设计、模拟仿真。
而非标设计**的难题是:工程图纸只能使用一次,*多两三次,从费用和这个时间而言,非标机械设备生产过程中不可以零件二次生产制造(与生产线设备非标设计很类似)。这类经常的机器人本体的非标设计规定,也可能会使机器人企业很不适应。
根据以上剖析,在资质证书、轻载和非标准三个不利条件下,已有的Delta公司如果要涉足摆动台行业,更强的方法是与原来完善的摆动台公司合作。
但由于资质证书难题,发生的合作情况更有可能是传统摆动台公司占主导权。在合作中,摆动台公司以自己资质证书参加投标,机器人企业做为摆动台公司的一个承包方参与进来。在具体工程中,摆动台企业负责机械结构设计、铰点部位明确(机器人企业也可以参与进来)、制作工艺,而机器人企业能够承担控制系统、智能机器人部位校准等相关工作。
续篇
在摆动台行业,将摆动台、仿真模拟台称之为机器人观点并不多见,但以Stewart构形为核心的六自由度摆动台可以满足机器人一切界定,因此这是实打实的并联机器人,是Delta机器人“哥哥”。
Stewart机器人创造发明意味着并联机器人的出现;他在军用,娱乐等层面充分发挥着他的功效,减速机、直线模组(液压油缸)、虎克铰、球铰和控制板则是关键电子器件。也可应用于多种多样的运动仿真模拟及其定位导航场地。Stewart类智能机器人用以高铁动车行驶仿真模拟场所。