服务机器人使用平面电机

为残疾人设计的服务机器人必须可靠、安全、易于使用。拥有正确的运动系统组件对于这些高度特定的应用是必不可少的。

与用于制造业的工业机器人不同，服务机器人有自己的规范要求，专门针对最终用户，而且是最挑剔的用户——人类。这就是为什么设计和制造服务机器人需要一套特殊的技能和工程专业知识。例如，Kinova Robotics公司(加拿大魁北克)为这个市场设计产品时，他们在这个领域拥有多年的经验。尽管他们多年来一直在改进他们的机器人，但随着新产品和新系统的唾手可得，他们能够生产出越来越高质量、越来越实用的产品。使用最新的技术，Kinova可以继续向公众推广他们的产品。

该公司的Jaco2机器人武器已从公司的先前设计和前瞻性思考中受益。由于可用技术，机器人手臂为服务业提供了轻量级，安静，易受控制的设备。Jaco2机器人通过使用由Maxon精密电机（FALL RIVER，MA）设计和制造的六个平板电机移动大约6度自由度。该臂使用六个接头从肩型接头到功能性腕关节设计。机器人可以在整个延伸处操纵1.5千克的最大有效载荷，以及2.5千克有效载荷，在中档扩展。这两个有效载荷都足以满足生活中居住地生活中最残疾人的需求。机器人臂器件本身只重5.3千克，这是一个非常重要的规格，用于将轮椅安装到障碍物而不推翻它。为了维持这种轻量级，公司采用Maxon制造的轻质和高效的扁平电机系列。

因为前三个接头必须处理延长臂的运动的最高扭矩以及提升物品的用户需求，Kinova的工程团队选择使用Maxon的EC 45 Flatlless DC电机。这些电机提供令人印象深刻的最大连续扭矩，可在小巧，紧凑，但功能强大的70瓦包装中提供高达134毫米（19盎司）。并且由于Jaco2所需的拟合机器人手臂本身，因此通过电机操作产生的热量不太热 - EC平板电机的巨大优点。尽管EC 45s可以以非常高的速度操作，但这不是Jaco2应用的必要要求。为了使机器人臂有效地操纵，仅需要以20cm /秒的速度移动到致动器输出的大约8 rpm的最大值（电动机约1100rpm）。

Jaco2手臂的第二个三个关节也是EC 45扁平电机，但是30瓦版本。同样，选择它们是为了将散热降至最低，因为电机是安装在手臂内部的。此外，由于分配给机器人关节的空间紧凑，因此需要扁平电机。maxon电机提供的电机效率是选择EC系列应用的关键。另外，据工程团队的一名成员表示，maxon愿意进行轻微的定制，这使得团队能够完美地将电机与应用程序相匹配。通过使用内部设计和制造的滑环，手臂上的每个轴都有无限的旋转能力。关节1和关节3的大型执行机构采用了谐波传动®齿轮转换为1:136的比例，关节2的大型执行机构为1:160的比例，关节4、5和6的小型执行机构为1:110的比例。

Jaco2服务机器人使用三个马克森的EC 315,watt马达来操作机器人的手指。Kinova的工程师提供了一种内部设计，用于在手指内部安装丝杠机构。由于空间有限，线性驱动器必须非常小。驱动器是在公司内部设计的，因为公司的工程团队发现，设计所需的导丝螺钉比从其他供应商那里购买便宜。尽管扁平电机有一些较小程度的齿槽，这并不影响精度或其他操作的Jaco2将是关键的用户。电动机的安静运行只增加了其应用的整体吸引力，特别是因为人机交互。该公司希望设备对用户尽可能透明。

手臂中的所有电机都是使用通过系统运行的单个电缆的菊花。紧密的形状因素决定了公司可以使用的电机的尺寸和类型，并且它们能够将其需求与Maxon设备匹配。Jaco2使用18至29 VDC以25 W称义功率（100 W峰值电源）进行操作。通过RS485（内部）和拟卡（外部）协议进行对臂的控制。该系统配有两个扩展卡连接器，以便将来使用。控制器在每个执行器/手指上具有冗余安全性，执行器和控制系统中的冗余错误检查，每个0.01秒，笛卡尔和角轨道控制执行的位置和错误计算，以及力和扭矩控制选项。

每个Jaco2机器人臂都可以通过用户的轮椅控制或通过用户友好的操纵杆轻松控制，这为残疾人提供了人体机器人交互所需的精确度。系统所需的所有软件是由Kinova机器人工程团队编写的，以便Jaco2的操作符合他们的内部规格和目标。该软件在Windows，Linux Ubuntu和ROS上运行，并使用C＃和C ++编写。