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GEN72系列参数及D-H模型

基础参数

参数名参数值
基础参数自由度7
构型仿人构型
关节制动器形式1~7关节软抱闸
工作半径/mm600
有效负载/kg2
自重/kg6.6
重复定位精度/mm±1
TCP线速度/m/s≤1.8
典型功率/W≤100
峰值功率/W≤200
安装角度任意角度
底座尺寸/mmφ107
材质铝合金/ABS
环境适应性工作温度/℃0-45
工作湿度25~85%无结露
防护等级本体IP54
运动角度范围/°J1-172~+172
J2-105~+105
J3-172~+172
J4-165~+55
J5-172~+172
J6-90~+120
J7-172~+172
最大角速度/ °/sJ1180
J2180
J3180
J4180
J5225
J6225
J7225

本体参数

MDH模型坐标系:

GEN72系列MDH参数(改进D-H参数):

关节编号(i)ai1(mm)αi1(°)di(mm)offset(°)
1002180
20-9000
30902800
4409000
5-19-90252.50
6090090
7679090.50

说明: offset为机械零位与建模零位的偏差, 即模型角度 = 关节角度 + offset.

GEN72系列连杆动力学参数

joint_id(i)1234567
m0.8490.9541.1660.5010.1640.920
x0.018032.035-0.101-0.01233.6770
y0.485-113.0651.405121.531-0.835-24.4990
z-5.0621.39-10.865-0.415-49.324-0.2340
Lxx619.49115830.4051884.8027780.748687.8311468.450
Lxy-0.64-0.498-67.2153.1440.3721506.8480
Lxz-0.349-0.274-13.4670.053-0.06214.5230
Lyy758.741831.2133392.831208.799647.6552422.9230
Lyz-0.727-2.038-1.35624.7872.089-10.3090
Lzz454.96215738.6822238.1377777.93119.8713549.8230
备注

说明:

  • m为连杆质量, 单位为kg
  • x为连杆质心x坐标, 单位为mm
  • y为连杆质心y坐标, 单位为mm
  • z为连杆质心z坐标, 单位为mm
  • Lxx,Lxy,Lxz,Lyy,Lyz,Lzz 为连杆坐标系下描述的主惯量, 单位为kg·mm²

备注:

  • 以上数据来源为CAD设计值
  • 如需质心坐标系下的惯性参数, 使用平行移轴定理即可, 计算方法如下所述.

假设有一输出坐标系为坐标系{i},对齐坐标系{i}的质心坐标系为 {c},质心在坐标系{i}中的坐标为 Pc=[xcyczc]T,则由平行移轴定理可得:

Ic=Lim(PcTPcI3×3PcPcT)

式中:

Li=[LxxLxyLxzLxyLyyLyzLxzLyzLzz]

关节分布和尺寸说明

GEN72机器人共有7 个旋转关节,每个关节表示 1 个自由度。如下图所示,机器人关节包括肩部(关节 1),肩部(关节 2),肩部(关节 3),肘部(关节 4),腕部(关节5),腕部(关节 6)和腕部(关节 7)。

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工作空间

GEN72-B运动范围,除去基座正上方和正下方的圆柱空间,工作范围为半径 600mm 的球体。选择机器人安装位置时,务必考虑机器人正上方和正下方的圆柱体空间,尽可能避免将工具移向圆柱体空间。另外,在实际应用中,关节 1 转动范围:±172°,关节 2 转动范围:±105°,关节 3 转动范围:± 172°,关节 4 转动范围:-170°~55°,关节 5 转动范围:±172°,关节 6 转动范围:-90°~120°,关节 7 转动范围:±172°。

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从工作空间截面上看,7 轴机器人可操作度较好的区域如下图黄色框线示意,在工作空间中整体呈现一个环状区域。

可操作度较好的区域示意图



运动奇异点

肩部奇异

关节1与关节3轴线共线,即q2=0,示意点位[0,0,0,-90,0,0,0],如下图所示:

肩部奇异

肘部奇异

关节2、关节4及关节6的坐标原点共线,即q4=-12.4333582177677613,点位格式为[x,x,x,-12.43,x,x,x],示意点位[0,30,0,-12.433,0,0,0],如下图所示:

肘部奇异

其他奇异

关节2为0,关节3为±90度,关节5为±90度,肩部奇异的一种。点位情况为s(q2)=0 ∧ c(q3)=0 ∧ c(q5)=0,示意点位[0,0,90,-90,90,0,0],如下图所示:

其他奇异

负载曲线图

表示GEN72机械臂末端负载曲线图。其中L是末端负载的质心相对于末端法兰平面的径向距离,Z是相对于末端法兰平面的法向距离。

GEN72