DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 08. 058

李伯基. 基于八轴六联动控制复合机器人的技术集成及应用研究［J］ . 机电工程技术，2020，49（08）：181-183.

基金项目：国家重大科技专项课题（编号：2015ZX01005006）

基于八轴六联动控制复合机器人的技术集成及应用研究*
李伯基
（广州伯乐智能技术有限公司， 广州511300）

摘要：研究桁架加关节复合机器人结构的大范围轨迹位置和姿态控制的技术集成与应用。基于桁架（X、Y、Z） 和关节（A、B、C） 的六轴六联动技术与性能特点，增加了X 轴直线双驱从动轴U 轴和摆臂V 轴，将控制算法集成关节机器人与龙门桁架结构，达到八轴六联动控制。在建立三关节与三直线组合数控模型下，可实现大范围任意姿态位置工作，满足了焊接、注胶、喷涂、雕刻等多个行业的大规格零件加工应用。
关键词：八轴六联动；复合机器人；关节；桁架；位置与姿态；控制；技术集成
中图分类号：TP242    文献标志码：A    文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 08－0181－03

 

引言
随着计算机技术和控制技术的飞速发展，实现数控系统和机器人的高精度、高速度、多轴协调成为研究设计的焦点[1]。工业机器人目前按使用结构分类主要有关节式、桁架式和移动式3种，但大多都作为标准产品应用：关节式机器人大多是4~6轴，受结构影响只能在一定半径范围内的工作位置姿态应用，例如小范围焊接、搬运等；桁架式机器人适用于空间直线移动，例如多机台上下料机构的点对点运动；移动式机器人主要应用于长距离的搬运工作，例如AGV小车（图1）。
根据大量的市场调研，对于零件尺寸在3~6 m范围内运动空间的自动化加工，例如大件焊接、大件喷涂、大型幕墙单元体注胶、大型石材雕刻等。
受机器人结构所限，无法解决大范围任意空间位置和姿态的应用。物体的空间机械运动变化具有相对性，即对于不同的参照物这种变化具有不同的描述[2]。因此，开发新型复合机器人机构、扩展控制系统功能和数字化通讯集成，以实现大面积位置和姿态末端执行工具的任意轨迹应用，满足各类功能使用要求是行业之急需。
项目研究结合关节机器人和桁架机器人的特点，提出了三关节机器人+三直线轴龙门桁架的机构作为解决方案主体，创新采用八轴六联动技术控制以实现空间任意轨迹运动：三关节机器人负责空间A、B、C 轴旋转姿态，三直线轴龙门桁架负责空间X、Y、Z 轴的直线位置，从而使末端工具的空间某点的任意姿态坐标得已确定，加上X 轴双驱动U 轴辅助Y 轴大跨距龙门横梁移动，V 轴为辅助摆臂轴满足随动功能，形成八轴六联动数控结构模型，如图2所示。

 

结束语
控制系统功能扩展、数字化通信与集成实现了硬件功能的需求，龙门桁架加关节机器人结构解决了大范围任意位置姿态工作的需求，末端执行工具与闭环检测提升了工作效果与质量，视觉系统、三维扫描、离线编程解决了智能识别问题。本文通过研究意义的分析，得出以下结论：利用上述技术的集成应用，能满足行业上大型零部件的生产加工需求，具有广泛的技术应用价值。