Рука без автора — анатомия шестиосного промышленного манипулятора

[Gromilo]

В запястье этой роборуки скрыта передача, которую в 1955 году придумал инженер американской обувной компании.В основании стоит редуктор, запатентованный немецким инженером, который еще до Второй мировой продал лицензию в Японию....

А всё почему?

Потому что инженеры вместе - сила!

[AndreyDmitriev]

Эх, было бы ещё здорово рассмотреть то, как роботы программируются (ну там ABB RAPID, Kuka KRL, Fanuc KAREL, что там ещё?), где собственно крутится управляющая программа, и то, как они потом общаются с внешним миром - с ПЛК или промышленным компом, там OPC UA, полевые шины, АСУ ТП, СКАДА, вот это вот всё. В принципе там прям особых принципиальных отличий между марками нет, но есть нюансы. Самое классное, что видел - на выставке в Ганновере к Куке приделали пару кресел и катали там людей, как на аттракционе, но я не рискнул, зная что там в реалтайме крутилась Windows XP, хоть и с навешенным Wind River VxWorks, хотя это не подводило ни разу на моей памяти. На самом деле они довольно надёжные, как по аппаратной, так и по программной части.

[uranik]

Ничего скоро у них внутри тоже LLM крутиться будет.

[firez]

Это уже сложно, нейронка не потянет, да и в предмете нужно глубоко разбираться.

[programania]

Всё-таки гидравлика будет проще - не нужна куча двигателей со сложными и точными редукторами. Электродвигатель с редуктором нужно уместить в суставе - это сложно, дорого и нет места для большой мощности - у робота марафонца двигатели торчат из суставов и перегреваются, а гидроцилиндр можно разместить вдоль всего рычага и редуктор не нужен. И поршень может дать большую силу и значит скорость, чем любые зубья редуктора.

И сейчас можно определять положение с двух камер с достаточной точностью - человеку же хватает, поэтому не нужны датчики и точная и дорогая механика и калибровка как в прошлом. И инверсная кинематика в прошлом - сейчас может всё само обучиться.

[masterthemac]

Видимо повторяемость хуже с гидравликой, раз не делают.

[MrTorture07]

Хотел бы выразить благодарность автору за столь подробный разбор. Большой труд - собрать столько разрозненной информации. Сам занимаюсь передачами, поэтому хотел бы отметить пару нюансов по поводу них в статье:

1) По поводу доли RV редукторов среди всех – в статье говориться, что по некоторым источникам они занимают 60% от всех редукторов роботов. Я встречал такую же фразу в статье в каком-то научном журнале (не смог найти, каком), прошёл по первоисточнику, и там выдалось немного другое. Насколько я сам понял, это фирма Nabtesco занимает 60% рынка RV-редукторов, а не RV редукторы занимают 60% среди всех редукторов для промышленных роботов. В целом, то же самое написано в обзоре рынка

https://www.meticulousresearch.com/product/industrial-robot-gearboxes-and-reducers-market-6351

Там сказано, что 60% рынка занимают волновые редуктора. И это логично, так как обычно RV редукторы используются в осях J1-2, а волновые в J3-6. Т.е. для типичного робота, в котором всего шесть редукторов, два редуктора – RV, а четыре – волновые.

2) Не совсем согласен с фразой, что волновые не ставят в оси 1-2, потому что у них ломается колесо. Ну, раз ломается, что, нельзя побольше сделать редуктор? Колесо то тогда перестанет ломаться. На самом деле по обзорам редукторов есть неплохая открытая статья

https://www.frontiersin.org/journals/robotics-and-ai/articles/10.3389/frobt.2024.1414238/full

Я, лично, по ней и ещё по ряду источников сделал следующие выводы: есть ряд характеристик, которые предъявляются к редукторам роботов. Основные среди них – это удельная грузоподъёмность (переносимая нагрузка на единицу массы редуктора), удельная крутильная жёсткость (насколько прокручивается выходной вал редуктора под нагрузкой по отношению к массе редуктора) и коэффициент полезного действия. Так вот, циклоидальные редукторы лучше волновых по крутильной жёсткости и КПД. А вот по удельной грузоподъёмности они хуже. На оси J1 и J2 удельная грузоподъёмность – не особо важная характеристика. Там, если редуктор будет тяжёлый - ничего страшного не произойдёт. А вот чем тяжелее редукторы осей J3-J6, тем больше будет проблем, так как масса редуктора располагается на плече. Поэтому туда выгоднее ставить волновые.

[semennikov]

Я так и не понял чем RV-редуктор существенно отличается от просто циклоидальных? Что существенного дает дополнительная планетарная ступень редуктора?

[MrTorture07]

Ну, если прям коротко, то существенны 3 вещи:

• Увеличивается КПД

• Решается проблема с низкой допустимой скоростью входного вала

• Уменьшается нагрузка на подшипники сателлитов

Если длинно, то откуда это всё взялось? Дело в том, что у традиционных циклоидальных редукторов всегда есть некий механизм (обычно механизм параллельных кривошипов или муфта Ольдгема), назначение которого - передавать вращение между непараллельными валами. Этот механизм снижает КПД и может увеличить нагрузки на подшипник (такая проблема только у механизма параллельных кривошипов). Ещё вариант - вместо механизма дважды продублировать входной эксцентриковый вал. Тогда первый входной вал как бы остаётся входным, а остальные выполняют функцию того механизма. Но можно сделать так, чтобы движение валов синхронизировать, например с помощью планетарной передачи. Собственно, с её помощью и получается, что мы избавляемся от лишнего механизма, за счёт чего повышается КПД. Ещё за счёт нескольких валов снижается нагрузка на подшипник. Ну, и, собственно, появляется дополнительное передаточное число, благодаря чему входной вал теперь можно вращать быстрее (у обычных циклоидальных редукторов проблема - если они большие, то есть воспринимают большую нагрузку, то они работают только на маленьких скоростях входного вала).