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工業(yè)智能機器人在操作過程中出現(xiàn)明顯振動,可能是由多種因素引起的,以下是詳細的原因分析:
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一、機械結構方面
部件磨損
關節(jié)磨損:機器人的關節(jié)部位是運動的關鍵,包含大量的軸承、齒輪等傳動部件。經(jīng)過長時間的運行,這些部件可能會出現(xiàn)磨損。例如,關節(jié)處的軸承磨損后,會導致關節(jié)運動時的間隙增大,使得機器人在運動過程中產(chǎn)生晃動和振動。
連桿松動或變形:機器人的連桿連接各個關節(jié),是力的傳遞部件。如果連桿出現(xiàn)松動,比如連接螺絲松動,在機器人運動時,力的傳遞就會不均勻,從而引起振動。另外,連桿受到過大的外力或者長期的應力作用,可能會發(fā)生變形,改變了機器人原有的運動軌跡,導致振動。
平衡問題
負載不平衡:當機器人末端執(zhí)行器所攜帶的負載分布不均勻時,會導致機器人重心偏移。例如,在抓取物體時,如果物體的形狀不規(guī)則,重心不在機器人抓取的中心位置,機器人在移動過程中就需要不斷調(diào)整姿態(tài)來保持平衡,這會引起明顯的振動。
自身結構不平衡:機器人在設計和安裝過程中,如果各個部件的質量分布不合理,沒有達到良好的動平衡狀態(tài),也會在運動時產(chǎn)生振動。這就好比一個旋轉的輪子,如果質量分布不均勻,在旋轉時就會出現(xiàn)抖動。
二、電氣系統(tǒng)方面
電機問題
電機故障:機器人的關節(jié)運動通常由電機驅動。如果電機出現(xiàn)故障,如電機繞組短路、斷路或者電機內(nèi)部的磁路不平衡,會導致電機輸出的扭矩不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定的扭矩傳遞到機器人的關節(jié),就會引起振動。
電機參數(shù)設置不當:電機的速度控制、扭矩控制等參數(shù)對機器人的運動平穩(wěn)性有很大影響。如果速度環(huán)或者扭矩環(huán)的增益設置過高,電機的響應會過于靈敏,容易產(chǎn)生過沖現(xiàn)象,進而導致機器人運動時出現(xiàn)振動。
驅動器故障
信號干擾:驅動器是控制電機運轉的關鍵設備,它接收來自控制器的信號來控制電機。如果驅動器受到電磁干擾,比如周圍有強磁場源或者高頻信號源,會導致其接收到的信號失真。這樣一來,驅動器對電機的控制就會出現(xiàn)偏差,使電機運動不穩(wěn)定,引發(fā)機器人振動。
功率元件損壞:驅動器中的功率元件(如 IGBT 等)如果損壞,會影響電機的供電質量。例如,功率元件損壞可能導致電機供電電壓不穩(wěn)定,使電機不能正常工作,從而引起機器人關節(jié)的振動。
三、編程與控制方面
軌跡規(guī)劃不合理
路徑點設置不當:在機器人編程時,路徑點的設置對運動的平穩(wěn)性至關重要。如果相鄰路徑點之間的距離過大或者過渡方式不合理,機器人在從一個路徑點移動到另一個路徑點時,可能會出現(xiàn)急劇的加速和減速。這種突然的速度變化會導致機器人產(chǎn)生振動。
速度規(guī)劃不合理:機器人的運動速度曲線應該是平滑的,以避免產(chǎn)生沖擊力。如果速度規(guī)劃沒有考慮到機器人的動力學特性,如慣性、摩擦力等,可能會導致速度變化過快或者加速度過大,從而引起振動。
控制系統(tǒng)故障
傳感器反饋問題:機器人通常配備各種傳感器,如位置傳感器、力傳感器等,用于反饋機器人的狀態(tài)信息。如果傳感器出現(xiàn)故障,如位置傳感器的精度下降或者力傳感器受到損壞,控制系統(tǒng)接收到的反饋信息就不準確。這會導致控制器無法正確調(diào)整機器人的運動,從而產(chǎn)生振動。
控制器程序錯誤:控制器中的程序代碼出現(xiàn)錯誤,例如算法錯誤、邏輯錯誤等,可能會導致機器人的運動控制出現(xiàn)混亂。例如,在多軸協(xié)同運動的情況下,如果控制算法沒有正確處理各軸之間的關系,就會使機器人的運動不協(xié)調(diào),產(chǎn)生振動。
四、外部環(huán)境方面
安裝基礎問題
地面不平或不穩(wěn):機器人如果安裝在不平整的地面上,會導致其整體處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。當機器人運動時,由于基礎的不平整,會產(chǎn)生額外的晃動和振動。此外,如果安裝機器人的地面不夠堅固,無法承受機器人運動時產(chǎn)生的沖擊力,也會引起振動。
周圍設備的振動干擾:如果機器人周圍有其他大型設備在運行,這些設備產(chǎn)生的振動可能會通過地面或者空氣傳播到機器人身上。例如,在工廠車間里,沖床或者大型壓縮機的振動可能會影響機器人的穩(wěn)定性。