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为机器人选择适合的编码器

2019-11-22
导语:未来工业机器人的发展趋势,将会由以往着重于汽车制造应用逐渐转移至其他產业,应用范围也会随着速度、稳定性、安全性、精度、控制性和可用性而变得更加广泛。此亦为精确定位控

未来工业机器人的发展趋势,将会由以往着重于汽车制造应用逐渐转移至其他產业,应用范围也会随着速度、稳定性、安全性、精度、控制性和可用性而变得更加广泛。此亦为精确定位控制的选择与运用日益受到重视之主因。0Wp机器人网

 
  汽车业是使用机器人最为成熟的產业,占整体市场近40%的比例。机器人的重复精度达到±0.02mm便符合汽车制造业的精度要求,大多数高阶汽车產业机器人会配备密封旋转绝对式光学编码器,其他机器人则使用磁性和电感式编码器或环形解角器。
 
  但工业机器人的应用会由以往着重于汽车制造应用逐渐转移至其他產业。机器人应用在电子產业(亦称为3C產业)约占30%的市场比例,随着电子產品做得越来越精巧轻盈,零件也愈加精密,对机器人运动控制的精度要求也就越来越高。
 
为机器人选择适合的编码器
  选择编码器 确保机器人精度
 
  无论机器人本身的设计多么精良,仍须仰赖所使用的元件才能充分发挥其功能与效用。机器人通常由主体(骨架)、伺服驱动系统、减速器及控制系统所组成。控制器需要接收机器人各连接处的即时位置回馈,因此编码器也是确保机器人精度不可或缺的重要元件。
 
  一般而言,设计机器人时会使用两种编码器:光学与磁性编码器。
 
  磁性编码器与光学编码器在位置感知原理上的差异,会因为环境条件不同,而產生不一样的效能结果。磁性编码器的设计採用霍尔效应感测器(Hall-sensor)技术,可在严苛的环境条件中输出可靠的数位信号回馈,具广泛操作温度、高抗衝击性与抗震能力、稳固密封及抗污染性等特色,且其非接触式的精巧轻盈设计,则可确保长久稳定的运作。
 
  光学编码器使用光学来辨识编码器位置,无论在解析度或精度上都更胜磁性编码器一筹。为机器人设计选择适合的编码器时,必须根据应用时所重视的效能来判断:是需要光学编码器较高的精度,还是在极端环境条件下表现依然可靠的磁性编码器?

  协作机器人的

  绝对式磁性编码器应用
 
  丹麦的Universal Robots(UR)公司为市场上最成功、最有名的机器人制造商之一。UR所生產的多轴协作机器人使用AksIM系列磁性旋转绝对式编码器,提供卓越的性能、系统安全性与稳定性。
 
  该款编码器就安装在减速器后方,可直接监控机器人连接处的实际旋转角度。相较于部分机器人将编码器安装于减速器前方,此方式可减少系统误差,使机器人的重复精度保持在±0.1mm之间,可应付大多数的市场需求。
 
  适用于高阶航太机器人的真正绝对式精细刻距光学编码器
 
  运用于航太或汽车產业的高阶机器人,比其他领域更仰赖绝对式编码器。採用绝对式编码器可让机器人不必在每次启动后都须返回归零位置或原点位置,此可有效简化启动程序。更重要的是,绝对式编码器还可改善机器人的安全性。
 
  一家全球知名的机器人制造商就特别针对航太產业的需求,客制化订做一款六轴机器人。该制造商将Renishaw RESOLUTE旋转绝对式光学编码器安装于各轴作为第二组绝对式编码器,以提高定位精度。多加装一组编码器后,机器人的精度与反应灵敏度均有提升,背隙误差的问题也因此改善。
 
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