小机器人在开源领域大展身手

KUKA youBot是一台小型移动式机器人,同时也是一个专为科学研究和教学所研发而成的开放资源平台。这台机器人主要是由一个移动平台和一支机械手臂所组成,而这些元件的驱动系统正是由maxon motor提供。

对每位机器人专业的学生而言,能够一步一步地教导机器人各种指令,以及和其他人交流有关自行编写的程序资讯,是一项非常令人振奋的挑战。为了促进科学研究和教学应用,位于德国奥格斯堡 (Augsburg) 的库卡 (KUKA) 公司特别研发了youBot机器人。该开源软件所控制的移动式操作设备配有全方位平台以及五级运动自由度,自两年前引进市场后,便一直被视为移动式操作设备领域中的研究和教育参考平台。库卡公司原本是一家全球知名的工业机器人制造商。如今,库卡为机器人研究开发出该开源参考平台,使研发人员和机器人专业的学生能够编写自己的控制及应用软件,例如用来组装IKEA的桌子,或是用来在“未来工厂”中搬运小型舱柜和组件。

KUKA youBot是由一个可全方位移动的车身和一支或两支安装在车身上的机械手臂所组成。车身内置有一台工业电脑和一块电池。工业电脑可通过EtherCAT与一共九台驱动器进行即时通讯(速率为1 ms),使这些位于电流控制器、速度控制器和定位控制器中的驱动器受到驱动。机器人平台和手臂也可以分开独立应用。youBot车身长度仅53 cm,宽度36 cm,高度约11 cm,配备四个万向轮用于移动。该款车轮采用特殊设计,车轮踏面由呈45° 角排列的滚轮所组成,youBot因此能够随心所欲地同时进行平移和转动。 也因此能够全向移动,包括侧向和对角方向移动。

平台上装有一支约66 cm长的机械手臂,末端的夹爪上有两根手指,机器人可利用这两根手指抓住并移动长度达70 mm、重量不超过500克的物件。机械手臂有五个关节,所有关节运动的动力都来自maxon驱动系统。 其抓取动作是通过了maxon motor的电机与齿轮箱和编码器的组合而实现的。

特制行星齿轮箱可实现最大活动自由度

由于youBot机内空间有限,但却又必须在手臂和车身中安置多台电机和行星齿轮箱,因此这些元件均直接内置在机械手臂的关节内。为此,maxon和库卡共同开发了一种极为轻巧、精确,同时结构坚固的特殊齿轮箱,使关节能够围绕行星齿轮箱转动。
在机械手臂的关节中一共安装了五台maxon无刷盘式电机 (EC45 flat、EC32 flat),与特殊齿轮箱和编码器组合使用。平台则采用了四台maxon motor无刷EC 45盘式电机。Maxon EC 45 flat无刷电机的特点在于结构简易精巧同时还能提供高转矩强度。这款盘式电机输出功率介于15至50 W之间,重量却仅在46 g至110 g之间。机械手臂的关节与maxon定位编码器相连接,因此可测量关节的角度。

KUKA youBot已被公认为机器人研究发展领域中的里程碑。库卡公司目标明确地跨出技术上最新的一步,引起研究市场的巨大反响,并且使机器人领域实现了科技自由沟通的目标。以Linux为基础的开源概念打破了研究人员和科学家们的限制。

 © maxon motor ag

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