1999年10月王雄耀:近代气动机器人(气动机械手)的发展及应用作(上下肢及肩部等)。在这个控制系统中,气动伺服被组成了一个闭环控制系统,而MPYE伺服阀能确保气缸任意位置的精确反应。位置传感器(用线性位移转换器)安装在机器人身体的各个部分,将检测信号反馈到闭环控制系统。整个机器人应用了32个sPc一10气动伺服控制器,同时,控制系统将数字信号传输给CP阀。Tron一X电子气动机器人的嘴和眼睛同步、协调的快速反应是由新系列CP阀及微型EG气缸实现的。机器人每个手指不同的动作也是由DSNU双作用气缸和CP阀来完成的。由于这个机器人是不锈钢制造的,这就意味着它的大部分重心在上半部躯干和下半部躯体上。为了保持它的动作十分流畅,用MPYE气动伺服阀和DSW圆形气缸来实现。Tron一X电子气动机器人告诉人们,气动技术能够实现机器人中最难解决的灵活的自由度,具有在足够工作空间的适应性、高精度和快速灵敏的反应能力。从上述三个实例中可见,气动机器人已经取得了实质性的进展。就它在三维空间内的任意定位、任意姿态抓取物体或握手而言,不管对于“阿基里斯”六脚勘探员、攀墙机器人,还是Tron一X电子气动机器人,都显示出它们具有足够的自由度来适应工作空间区域。气动技术发展至今,用直线气缸、旋转摆动马达来解决气动机器人中一般的关节活动和空间自由度已不再成为问题了。需要补充说明的是,气缸低速运行平稳性这一点也不成问题了,很多场合使用低速气缸,其速度在smm/s的情况下也能平稳运行。因此从根本上改变了传统观点—“由可压缩性的空气作为介质的气缸运动速度有冲击颤动或低速运行不平稳的缺陷。”气缸的运行从低速smm/s到最高17m/s,表明了它有一个十分丰富、宽广的速度区域,以适应各种层次的速度等级需要。从Tron一x电子气动机器人与人握手、弯腰向人致意等类似人的动作可知,气缸活塞的运动并非到达气缸端盖终点,而是根据指令信号使气缸停顿在某个位置上,也就是说气缸运动可以在任意位置上停止。这是一个很大的突破。如果气动不能解决自动定位技术,即使在系统中已采用大量的气动元件(如气缸、电磁阀等),控制方面也有可编程控制器来完成,但就本质而言,还不能被称为真正的气动机器人。气动机器人除了强调它可重复编程之外,更重要的是它在运动过程中可完成任意位置上的自动定位。正是由于气动伺服定位技术的突破,气动机器人才得以走出实验室的研制阶段。传统机器人的自动定位一直是依靠伺服电机、步进马达或液压伺服定位系统来完成的,而Tron一X电子气动机器人应用的则是SPC一10气动伺服定位系统。通过查阅资料可知,在气动伺服闭环定位系统的控制下,它的运行速度在sm/s的情况下,定位精度可达士0.1~士0.2mm。尽管它的精度比起伺服电机和步进马达要差一个等级,但它结构简单,速度高,抗环境污染及抗干扰性强,价格要比伺服电机和步进马达便宜得多。因此,气动伺服定位技术一经出现,便受到工业界和学术界的高度重视,同时为气动机器人、气动机械手大规模进入工业自动化领域开辟了十分宽广的前景。图4所示是一个分拣气动机械手,由于气动伺服定位系统在X轴和Y轴上任意位置定位,所以能把经检测后不合格的产品分拣出来。可任意位置自动定位的气动机械手,对于日图4用于分拣的气动机械手液压气动与密封1999年第5期机械手的机械设计同样具有十分重要的意义。原先要设计某一专用机械手时,由于无法做到气缸在任意位置上的定位,因此气缸的定位是靠选择它的两个终点位置来实现的。如选用多位气缸(见图5,它的定位长度由气缸的行程预先来确定),如果我们需要增加一个停顿位置,或者要改变其中两个位置之间的距离,原来设计的多位置气缸便完全失去了功能。如果要求停的位置越多,那么它的滑块导向机构设计就越复杂。也有在其外部设立固定挡块来限制位置定位的(由于受到挡块本身尺寸的限制,两个相邻近位置间的距离必须大于挡块的尺寸,且挡块也经不起重载和高速冲击)。方案,也就是可能重新按上述步骤再次从设计到加工一步一步地做起。因此,一条自动生产线或一个气动机械手等机械装置,要允许方便地改动或重新设置其部件,并能更快地投产,只有这样才可以降低安装和转换工作的费用。另一方面,使产品的生产厂商在短时间内、或...
