由于全球在降低長期成本、保持質(zhì)量和騰出時(shí)間讓人類完成“人類”任務(wù)方面的努力，機(jī)器人在許多行業(yè)的采用率正在增加。例如，通過使用機(jī)器人清潔地板或在超市補(bǔ)貨，人類員工可以花更多時(shí)間幫助客戶或向客戶銷售產(chǎn)品。公司可以通過購買現(xiàn)成的機(jī)器人或以更低的成本制造自己的機(jī)器人來利用這種機(jī)器人趨勢。

如果工程資源有限，選擇合適的組件可以降低構(gòu)建機(jī)器人的難度和時(shí)間。

在這篇文章中，我將簡要介紹我們構(gòu)建 7 軸機(jī)械臂所采取的步驟、我們在此過程中學(xué)到的一些東西，以及用更少的組件完成它的方法。

1. 頭腦風(fēng)暴——你需要什么來完成手頭的任務(wù)？

頭腦風(fēng)暴是機(jī)器制造過程的概念階段，機(jī)器人設(shè)計(jì)師決定他們要制造什么類型的機(jī)器人，它需要執(zhí)行什么任務(wù)，以及它需要做得多好。第一步可以像草圖一樣簡單，但也需要制定細(xì)節(jié)。對于機(jī)械臂，我們需要確定運(yùn)動軸的數(shù)量以及滿足要求的組件類型。這些選擇包括 PNP 或 NPN 輸出傳感器、增量或絕對編碼器、平行（直列）齒輪箱或直角齒輪箱、諧波或行星齒輪，或者伺服電機(jī)與步進(jìn)電機(jī)。

設(shè)計(jì)人員需要評估每種組件的優(yōu)缺點(diǎn)，并選擇最適合預(yù)期應(yīng)用的組件。例如，伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)可以執(zhí)行相同的任務(wù)，但速度、噪音和熱量可能是決定因素。然而，多年來已經(jīng)解決了這些問題，對于不需要極高速度的應(yīng)用，應(yīng)將其視為伺服電機(jī)的替代品。研究類似的機(jī)器人是如何設(shè)計(jì)的，以及哪些部件可以在內(nèi)部制造可能會有所幫助。不要忘記關(guān)注機(jī)器的總體成本，包括工時(shí)，以取悅您的老板。< >閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)技術(shù)

2. 設(shè)計(jì)——確保一切都適合并確定電機(jī)的尺寸。

這個(gè)階段是時(shí)候考慮機(jī)器人中所有必要組件的布局，并檢查所有規(guī)格和尺寸圖以確保所有組件兼容并適合設(shè)計(jì)。3D CAD 繪圖是可視化設(shè)計(jì)的好方法。選擇能夠提供大部分組件（和 CAD 圖紙）的制造商有助于最大程度地減少工作量。很多注意力通常都放在較大的組件上，例如電機(jī)、驅(qū)動器和 PLC，但較小的組件，例如電纜或開關(guān)，也需要空間。請記住，較重的部件需要更大的電機(jī)才能移動，因此請考慮為金屬部件（例如臂段）選擇材料。

在這一點(diǎn)上確定所選電機(jī)是否能夠完成工作也很重要。許多制造商都提供電機(jī)選型軟件，以幫助找到最適合應(yīng)用的電機(jī)。Oriental Motor 非常重視電機(jī)選型。我們的工程師很樂意分析您的選型結(jié)果，這樣您就可以充分利用我們的產(chǎn)品。

< >電機(jī)尺寸

3. 物料清單 - 確保您擁有所需的一切。

一旦確認(rèn)了所有必要的組件，就該制作物料清單了。清楚地記錄零件編號、數(shù)量、價(jià)格和交貨時(shí)間，以避免訂單錯(cuò)誤造成的延誤，并保存信息以避免重復(fù)工作。

購買前核實(shí)所有零件號、規(guī)格、尺寸和交貨時(shí)間，因?yàn)槿鄙僖粋€(gè)字母或數(shù)字可能意味著不同的產(chǎn)品。再一次，盡量不要忘記制造商提供的安裝支架和預(yù)制電纜等小東西。這些將節(jié)省您的時(shí)間。此外，請考慮購買更多數(shù)量以避免因意外產(chǎn)品損壞而造成的延誤。

一旦提交了物料清單的采購訂單，我們就用時(shí)間準(zhǔn)備電纜組件或制造支架。根據(jù)我多年的故障排除經(jīng)驗(yàn)，雖然看起來很容易，但制造電纜比您想象的更具挑戰(zhàn)性。制作不良的電機(jī)電纜通常是問題的根源，并且可能會使驅(qū)動器中的電路短路，因此請花時(shí)間在第一時(shí)間做對。

4. 構(gòu)建 - 從下往上一次構(gòu)建一個(gè)軸，或?qū)⑺鼈兎珠_。

一旦收到 BOM 中的組件和材料，就可以開始組裝/構(gòu)建過程。從底軸開始并逐步向上會更容易。一個(gè)明顯的原因是，對于多軸機(jī)械臂，底軸通常是最重的，因?yàn)樗仨毘休d所有其他軸并處理力矩負(fù)載。 一旦將底部旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器安裝在剛性底座上，您就可以模塊化地一個(gè)接一個(gè)地安裝每個(gè)軸，并在安裝過程中進(jìn)行測試。一些設(shè)計(jì)師可能更喜歡在進(jìn)行最終組裝之前先組裝和測試每個(gè)軸。

5. 接線 - 確保電纜已牢固擰緊且不會受到傷害。

對于機(jī)械臂，電纜的組織可以避免潛在的電纜扭曲問題、斷開連接甚至連接器破損。管理不善的電纜系統(tǒng)也會減少機(jī)械臂的運(yùn)動范圍。良好的電纜管理實(shí)踐可以像使用電纜扎帶一樣簡單。另一個(gè)例子是 XYZ 平臺上使用的線性致動器的電纜軌道。一些制造商提供標(biāo)準(zhǔn)型和柔性型電纜。柔性型電纜設(shè)計(jì)用于反復(fù)彎曲并提供更小的彎曲半徑。它們非常適合電纜隨運(yùn)動移動的應(yīng)用。

6. 編程——比你想象的要花更長的時(shí)間。

許多制造商使用他們自己的軟件來為他們的電機(jī)編程。如果您還不知道如何對軟件進(jìn)行編程，那么學(xué)習(xí)曲線可能會很長。建議留出比預(yù)期更多的編程時(shí)間。使用通用軟件或同一制造商的產(chǎn)品有助于縮短學(xué)習(xí)曲線。可以有多種方法來對相同類型的運(yùn)動進(jìn)行編程。類似于設(shè)計(jì)，越簡單越好。幸運(yùn)的是，我們能夠使用一個(gè)軟件對所有驅(qū)動程序進(jìn)行編程。由于運(yùn)動數(shù)據(jù)存儲在驅(qū)動程序中，我們能夠簡化 PLC/HMI 編程。

7. 測試、測試、再測試——想想所有可能的場景。

這是真正有趣的部分。現(xiàn)在一切都已構(gòu)建、組裝、接線和編程，我們需要投入大量時(shí)間進(jìn)行測試，以模擬可能給機(jī)器人帶來問題的潛在場景。這時(shí)我們必須設(shè)身處地為客戶著想，并考慮可能發(fā)生問題的每一種可能情況。例如，如果操作員同時(shí)按下這 2 個(gè)按鈕，會發(fā)生什么情況？（這是人性。我們都知道我們喜歡按按鈕。）

這是我們的 7 軸機(jī)械臂（取放機(jī)器人）的外觀。觀看下面的視頻，了解它在編程時(shí)是如何工作的。我們還在開發(fā)帶有新“迷你”驅(qū)動程序的新版機(jī)器人。以后請光臨我們的貿(mào)易展攤位，看看它的實(shí)際效果！

為了節(jié)省時(shí)間，我們?yōu)樗羞\(yùn)動軸使用了同一系列的產(chǎn)品。Oriental Motor 已經(jīng)包含獲得專利的內(nèi)置多旋轉(zhuǎn)機(jī)械絕對位置傳感器，因此我們能夠非常快速地進(jìn)行演示，而無需花費(fèi)時(shí)間選擇、安裝、接線和測試任何傳感器或編碼器。< >AZ系列

此外，AZ 系列閉環(huán)步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)提供先進(jìn)的內(nèi)置功能，可簡化機(jī)器人的構(gòu)建。

我們?yōu)槌休d整個(gè)手臂的底部軸（黑色部分）選擇了高負(fù)載空心旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器。它的交叉滾子軸承擅長處理高負(fù)載，中空部分可用于將電纜穿過底柜。從軸 2 到軸 6，我們使用諧波減速機(jī)來處理增加的負(fù)載慣量并消除齒隙。在手臂的末端，我們連接了一個(gè)夾具組件，這樣它就可以拿起小盒子來演示拾取和放置功能。

這是電機(jī)組件的列表。AZ 系列有許多齒輪選項(xiàng)，這確實(shí)很有幫助，我們的線性和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器也有相同的選項(xiàng)。確實(shí)有很多選擇可以滿足不同的要求。< >絕對位置控制技術(shù)< >Alphastep Hybrid Control 技術(shù)

每個(gè) AZ 系列電機(jī)都可以連接到提供不同功能以滿足不同需求的設(shè)備，例如能夠接受脈沖序列（或存儲運(yùn)動數(shù)據(jù)）、能夠?yàn)槎鄠€(gè)軸提供動力或能夠與主機(jī)（HMI）通信、PLC 或 IPC）通過工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議，如以太網(wǎng)/IP、EtherCAT 或 Modbus RTU。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)也可用于其他協(xié)議。< >各種司機(jī)

驅(qū)動組件列表如下所示。請注意，只有一個(gè)部件號。一旦用專用電纜連接電機(jī)或執(zhí)行器，驅(qū)動器就會自動識別電機(jī)的規(guī)格并設(shè)置參數(shù)，例如電流、分辨率和內(nèi)部齒輪比。

對軸進(jìn)行編程非常簡單。與傳統(tǒng)的逐行編程不同，它提供了一個(gè)友好的 GUI 界面，只需要對運(yùn)動配置文件進(jìn)行編程（最多 256 個(gè)）。高級運(yùn)動鏈接功能允許循環(huán)操作和條件語句，遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)控功能使預(yù)測性維護(hù)成為可能。 < >MEXE02支持軟件

恭喜你到了帖子的結(jié)尾。欣賞視頻！

更新：這是與我們最新的AlphaStep AZ 系列迷你驅(qū)動程序相同的演示！

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