軸工業(yè)機(jī)器人裝配系統(tǒng)的能量消耗及動(dòng)態(tài)特性分析(編輯修改稿)
2025-02-03 10:36 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 器人控制單元，也導(dǎo)致這種偏差。 圖 4 最大 速度 20%的機(jī)器人電流 圖 4 還顯示了一個(gè)額外的 1 公斤的有效載荷有助于目前的約 10%的增長。這表明，有效載荷對(duì)機(jī)器人的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電流有顯著的影響。這也意味著它也影響了機(jī)器人的功耗。此外，從目前的測(cè)量和仿真發(fā)現(xiàn)，在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑的開始和結(jié)束，目前是比較低的。發(fā)生這種情況是因?yàn)樵陂_始的時(shí)候還沒有被加載，他們的速度也在下降（見圖 5： 2）。 圖 5 每一個(gè)機(jī)器人的軸流，數(shù)據(jù)從仿真結(jié)果沒有額外的有效載荷 每一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的值如圖 5 所示。這表明，目前在機(jī)器人的電機(jī)驅(qū)動(dòng)軸1 和軸 2 是高于其他軸。這是因?yàn)檫@些軸有更大 的運(yùn)動(dòng)距離和更高的速度比其他人。然而，雖然 4 軸沒有移動(dòng)，電機(jī)仍需要一個(gè)電流（約 個(gè)），以保持機(jī)器人軸的位置。 機(jī)器人操作參數(shù)對(duì)功率消耗的影響 在本次章中，研究了不同的操作參數(shù)的機(jī)器人的功率使用情況。這兩個(gè)模擬和實(shí)際測(cè)量用于本次調(diào)查。工業(yè)機(jī)器人的功率消耗在不同的速度如圖 6 所示。 圖 6 額外負(fù)載 1 公斤的機(jī)器人的功率消耗 圖 6 顯示的是機(jī)器人的速度影響其功率使用。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，較高的速度，導(dǎo)致更高的功率使用。然而，更高的速度，能夠減少的操作時(shí)間，這意味著有可能降低能源消耗的機(jī)器人。這些數(shù)據(jù)可用于工 作單元能靈活控制。 從圖 7（ 1，乙）顯示，機(jī)器人軸的扭矩強(qiáng)烈的相關(guān)性與當(dāng)前的機(jī)器人的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在軸運(yùn)動(dòng)的開始，一個(gè)更高的負(fù)載（即更高的轉(zhuǎn)矩）需要一個(gè)更高的電流。這是因?yàn)殡姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器需要更多的功率來加速機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。然而，經(jīng)過約1 秒的效果變化相反，以前的現(xiàn)象。這是由 inertiaeffect 引起的，在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的飛輪效應(yīng)相似的現(xiàn)象。更高的扭矩可以減少機(jī)器人機(jī)構(gòu)的摩擦。然而，這種現(xiàn)象只發(fā)生在 1 軸，因?yàn)樗幸粋€(gè)更高的質(zhì)量。其他顯示，較高的負(fù)載導(dǎo)致較高的電機(jī)電流。因此，機(jī)器人的功率消耗是線性的相對(duì)于機(jī)器人的有效載 荷，如圖 8 所示。 圖 7 機(jī)器人的轉(zhuǎn)矩（一），在關(guān)系到機(jī)器人的電流（乙），從仿真結(jié)果的數(shù)據(jù) 圖 8 還表明，在機(jī)器人的功率使用模擬和測(cè)量之間的差異是約 100 瓦。這已經(jīng)發(fā)生，因?yàn)樵诜抡婺Ｐ椭校瑱C(jī)器人的致動(dòng)器的機(jī)械損失，和機(jī)器人的操作條件，如機(jī)器人操作的溫度（如在第 節(jié)中提到），機(jī)器人控制單元是不包括在內(nèi)。此外，圖 8 顯示，模擬結(jié)果的功率使用量在不斷減少。這是由于這樣的事實(shí)，機(jī)器人結(jié)構(gòu)的模型的摩擦也逐漸減小。 圖 8 40%速機(jī)器人的功率消耗 多領(lǐng)域仿真工具的工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)行為分析 關(guān)于負(fù)載 的影響的動(dòng)態(tài)的一個(gè)工業(yè)機(jī)器人，許多研究已經(jīng)進(jìn)行。幾個(gè)研究人員提出了一個(gè)工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載的初始參數(shù)的分析，以提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)精度。這些分析表明，質(zhì)量，慣性，和機(jī)器人的有效載荷的中心位置是影響機(jī)器人的動(dòng)力學(xué) [20,21]的重要因素。 圖 9 在不同的速度的工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)（ a）和（ b）不同的有效載荷 另一項(xiàng)研究還表明，有效載荷影響機(jī)器人的性能和它的能量消耗 [ 22 ]。然而，大多數(shù)這些研究使用的實(shí)驗(yàn)調(diào)查或數(shù)學(xué)計(jì)算分析的有效載荷的影響。對(duì)于系統(tǒng)工程師，這些方法是不方便和耗時(shí)的。因此，使用一個(gè)方便的方法的工業(yè)機(jī)器人 的動(dòng)態(tài)行為的分析是必要的。此外，為了分析機(jī)器人的能量消耗，一個(gè)動(dòng)態(tài)的行為分析是強(qiáng)制性的，因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人的功率消耗是密切相關(guān)的動(dòng)態(tài)行為。 機(jī)器人的動(dòng)態(tài)分析是圍繞第六個(gè)軸，由于其高的振動(dòng)。使用數(shù)據(jù)從模擬結(jié)果的分析。圖 9 描述了機(jī)器人的速度響應(yīng)與不同負(fù)載和不同的運(yùn)行速度。如圖 9所示（ 1），機(jī)器人的初始速度響應(yīng)不受其工作條件的強(qiáng)烈影響。該機(jī)器人的控制系統(tǒng)是非常能減少過多的加速度。有幾個(gè)機(jī)器人的有效載荷的機(jī)器人速度響應(yīng)
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