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工业机器人如何给自己定位

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新闻资讯
2020/11/25 16:19
【摘要】:
在实际操作机器人的过程中,只需要输入固定的程序,机器人就可以进行相应的动作,且重复执行某一个程序时的定位精度很高。为了做到这一点,就需要传感器的协助。

在实际操作机器人的过程中,只需要输入固定的程序,机器人就可以进行相应的动作,且重复执行某一个程序时的定位精度很高。为了做到这一点,就需要传感器的协助。传感器是一种将环境中所需要检测的变化,转换为电信号(电压、电流和频率等)的基本装置,通常由传感组件和转换组件构成。当机器人工作时,首先就需要检测其自身的状态,这就要调动整个系统中多个传感器来实现。

在简单机械结构中用于判断当前位置的传感器主要为电位器式位移传感器,通常由一个线绕电阻或薄膜电阻以及一个滑动触点组成,其原理也非常简单,通过触点与电阻不同位置的接触所产生的阻值变化,就可以将位置信息转换为电压与电流的值。而正是这种简单的结构,使该类型的传感器工作范围受到其本身长度的限制,即使是非直线型的旋转电位器也只有小于360°的检测范围。同时由于接触运动而产生磨损所带来的数据噪声,使电位器的可靠性和寿命受到了一定的影响。

于是光电编码器逐渐取代了电位器,利用光电转换原理将旋转信息转换为电信息,并以数字代码输出,可以高精度地测量转角或直线位置。机器人各关节的转轴上,都安装有一个光电编码器。

绝对式光电编码器主要由多路光源、光敏元件和编码盘组成。码盘处在光源和光敏元件之间,它的轴与电动机轴相连,随着电动机旋转而旋转。码盘上则用扇区中的“透光”与“不透光”表示数字信号中的“1”和“0”,记录着当前位置的信息,且每个位置所储存的信息都是不同的,所以可以快速通过电信号识别出目前的状态,也不用担心因为断电而造成的位置信息丢失。但这样所能记录和判断的位置状态一般也只有360°之内,对于一些行程较长的机构,就需要使用增量式光电编码器。

增量式光电编码器,顾名思义,它能够以数字信号输出转轴相对于某一个基准位置的瞬时角位移,此外还能测量出转轴的转速和转向。主要由光源、码盘、检测光栅、光电检测器件和转换电路组成。码盘上不再刻有复杂的编码信息,而是由节距相同的透光缝隙,相邻的两个透光缝隙之间的区域代表一个增量周期。同一个码盘至少拥有三个不同周期的同心光栅,用于比较和判断转轴的转速和转向。

机器人正是通过安装在电动机上的编码器读出关节的旋转角度,然后通过运动学来求出手部在空间的位姿。虽然可以使用绝对式光电编码器来实时输出位置信息,但机器人的部分关节转动都超过了一圈,只能使用增量式编码器。同时通过使用电池供电解决增量式编码器断电后不能记忆位置信息的问题,在使用过程中电池电压下降到一定程度后,示教器上会出现电压不足的报警信息,这时候就需要及时更换电池。

 

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