制造機器人有多容易

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

如果工程資源有限，選擇合適的組件可以降低構(gòu)建機器人的難度和時間。

在這篇文章中，我將簡要介紹我們構(gòu)建 7 軸機械臂所采取的步驟、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)暴是機器制造過程的概念階段，機器人設(shè)計師決定他們要制造什么類型的機器人，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，但也需要制定細節(jié)。對于機械臂，我們需要確定運動軸的數(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，或者伺服電機與步進電機。

設(shè)計人員需要評估每種組件的優(yōu)缺點，并選擇最適合預(yù)期應(yīng)用的組件。例如，伺服電機和步進電機可以執(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)將其視為伺服電機的替代品。研究類似的機器人是如何設(shè)計的，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)注機器的總體成本，包括工時，以取悅您的老板。< >閉環(huán)步進電機技術(shù)

2. 設(shè)計——確保一切都適合并確定電機的尺寸。

這個階段是時候考慮機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。3D CAD 繪圖是可視化設(shè)計的好方法。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、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。

在這一點上確定所選電機是否能夠完成工作也很重要。許多制造商都提供電機選型軟件，以幫助找到最適合應(yīng)用的電機。Oriental Motor 非常重視電機選型。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、價格和交貨時間，以避免訂單錯誤造成的延誤，并保存信息以避免重復(fù)工作。

購買前核實所有零件號、規(guī)格、尺寸和交貨時間，因為缺少一個字母或數(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，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，因此請花時間在第一時間做對。

4. 構(gòu)建 - 從下往上一次構(gòu)建一個軸，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。一個明顯的原因是，對于多軸機械臂，底軸通常是最重的，因為它必須承載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接一個地安裝每個軸，并在安裝過程中進行測試。一些設(shè)計師可能更喜歡在進行最終組裝之前先組裝和測試每個軸。

5. 接線 - 確保電纜已牢固擰緊且不會受到傷害。

對于機械臂，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)也會減少機械臂的運動范圍。良好的電纜管理實踐可以像使用電纜扎帶一樣簡單。另一個例子是 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動移動的應(yīng)用。

6. 編程——比你想象的要花更長的時間。

許多制造商使用他們自己的軟件來為他們的電機編程。如果您還不知道如何對軟件進行編程，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動進行編程。類似于設(shè)計，越簡單越好。幸運的是，我們能夠使用一個軟件對所有驅(qū)動程序進行編程。由于運動數(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間進行測試，以模擬可能給機器人帶來問題的潛在場景。這時我們必須設(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，如果操作員同時按下這 2 個按鈕，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 軸機械臂（取放機器人）的外觀。觀看下面的視頻，了解它在編程時是如何工作的。我們還在開發(fā)帶有新“迷你”驅(qū)動程序的新版機器人。以后請光臨我們的貿(mào)易展攤位，看看它的實際效果！

為了節(jié)省時間，我們?yōu)樗羞\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)機械絕對位置傳感器，因此我們能夠非常快速地進行演示，而無需花費時間選擇、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)步進電機系統(tǒng)提供先進的內(nèi)置功能，可簡化機器人的構(gòu)建。

我們?yōu)槌休d整個手臂的底部軸（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。

這是電機組件的列表。AZ 系列有許多齒輪選項，這確實很有幫助，我們的線性和旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器也有相同的選項。確實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 AZ 系列電機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（或存儲運動數(shù)據(jù)）、能夠為多個軸提供動力或能夠與主機（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

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

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