小小機器人征服廣大開放資源

KUKA youBot是一個小型移動式機器人,同時也是一個專為科學研究和教學所研發而成的開放資源平台。這個機器人主要是由一個移動平台和一支機械手臂所組成,而這些元件的驅動系統正是由maxon motor提供。

對每位機器人學系所的學生而言,能夠一步一步地教導機器人各種指令,以及和其他人交流有關自行編寫的程式資訊,是一種非常令人振奮的挑戰。為了促進科學研究和教學應用,來自德國奧格斯堡 (Augsburg) 的庫卡 (KUKA) 公司特別研發了youBot機器人。由開放資源軟體所控制的移動式機械手臂搭配全方位平台以及五段運動自由度,自兩年前引進市場後,便一直被視為移動式機械手臂領域裡研究和教育方面的參考平台。庫卡公司原本是一家全球知名的工業機器人製造商。如今,庫卡為機器人研究開發出這個開放資源參考平台,使研發人員和機器人學系所的學生能夠編寫自己的控制和應用軟體,例如用來組裝IKEA的桌子,或是用來在「未來工廠」中搬運貨架和組件。

KUKA youBot是由一個可全方位移動的車身和一支或兩支安裝在車身上的機械手臂所組成。車身內建一台工業電腦和一顆電池。工業電腦可透過EtherCAT與一共九台驅動器進行即時通訊(速率為1 ms),使這些位於電流控制器、速度控制器和定位控制器中的驅動器受到驅動。機器人平台和手臂也可以分開獨立應用。youBot車身長度僅53 cm,寛為36 cm,高度則約11 cm,配備四個全向輪用於移動。該款車輪採特殊設計,車輪踏面由呈45° 角排列的滾輪所組成,youBot因此能夠隨心所欲地同時進行平移和旋轉動作。也因此能夠全向移動,包括側向和對角移動。

平台上裝有一支約66 cm長的機械手臂,末端的夾爪上有兩根手指,機器人可利用這兩根手指抓住並移動長度達70 mm和重量不超過500 g的物件。機械手臂有五個關節,所有關節運動的動力都來自maxon驅動系統。這裡的抓取動作是採用了maxon motor的馬達搭配減速機和編碼器。

特製行星式減速機實現最大活動自由度
由於youBot機內空間有限,但卻又必須在手臂和車身裡安置多顆馬達和行星式減速機,因此這些元件均直接內建在機械手臂的關節內。為此,maxon和庫卡共同開發了一種極為輕巧、精確,同時結構堅固的特殊減速機,使關節能夠繞著行星式減速機旋轉。
在這支機械手臂的關節裡一共安裝了五顆maxon無刷盤式馬達(EC45 flat、EC32 flat),結合特殊減速機和編碼器共同使用。平台則採用了四顆maxon motor無刷EC 45盤式馬達。maxon EC 45 flat無刷馬達的特點在於結構簡易精巧的同時,亦能提供高轉矩強度。這款盤式馬達輸出功率於15 ~ 50 W之間,重量卻僅在46 g ~ 110 g之間。機械手臂的關節與maxon定位編碼器連線,因此可測量關節的角度。

KUKA youBot已被公認為機器人研究發展領域中的里程碑。 庫卡公司目標明確,跨出技術上最新的一步,引起研究市場廣大的迴響,並且使機器人社群能夠實現科技轉移的目標。以Linux為基礎的開放式資源概念讓研究人員和科學家們能夠不受限制的實驗應用。

 © maxon motor ag

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