並聯式機器手臂簡介 Delta Robot

1. 簡介
Delta Robot (三角)機器人是一種並聯機器人。它在基座上有三個馬達,用萬向接頭接到移動台上。其關鍵在於移動臂在機構上的設計,會保持上述移動台的水平方向。與此相反,Stewart平台可以改變其端部移動平台的方向。
 
Delta的優點在於其平行連桿機構,有較大的工作範圍與高速能力, 並具備穩定的運動性能、最短的週期時間與高準確度。適用於從事精密取放作業、組裝、整列與包裝。
 
2. 歷史
1980年代,洛桑聯邦理工學院的教授Reymond Clavel領導的團隊發明了Delta Robot,目標是要以高速去操控小物體。
1987年,瑞士公司Demaurex購買的三角洲機器人專利,並開始生產Delta Robot應用在作業。
1991年,Reymond Clavel提出了他的博士論文"設計擁有4個自由度的快速平行機器人",並獲
1999年,ABB開始銷售Delta Robot,名為"FlexPicker"。
1999年底,Sigpack Systems也開始出售Delta Robot
2009年,FANUC也發佈Delta Robot,M-1iA系列機器人
 
3. 設計說明
如同前面所說的,Delta Robot因為連桿設計的關係,可以看作為一個四連桿機構。而三組連桿機構,就限制了端點移動平台的運動。也就是說端點平台只有在X、Y、Z方向移動,而沒 有旋轉。
 
其馬達、減速機都安裝機座上,連桿臂可以由一些極輕的材料製作,其結果會使Delta機器人移動部分有較小的慣量,允許非常高的速度和加減速,但又因為三組連桿組,所以端點的移動平台剛性依然有一定水準,而且整體機構的體積減少。

 
而由Reymond Clavel所開發的版本則具有四個自由度:3個XYZ平移 & 1個Z軸方向旋轉。
Z軸方向的旋轉是由機座上,到移動平台上給予繞垂直軸的第四軸,如下圖所示。

 
目前已開發其它版本的Delta機器人:
(1) 6自由度:由Fanuc開發的,其中移動平台上放另外三個旋轉自由度的致動器。

 
(2) 4個自由度:由Adept公司開發,把三個連桿換成四個連桿。


(3) 掌上型Delta:由瑞士公司Asyril SA開發的另一種3軸版本。


(4) 改成用線性驅動連桿臂,而不是旋轉手臂。例如現時流行的Delta 3D印表機

 
4. 應用
就速度而言,Delta機器人的優勢產業是包裝行業、醫藥行業。對於其剛度它也可用於外科手術。其他應用包括電子元件的高精度裝配作業。Delta結構也可用於創建觸覺控制器等等。最近,該技術已應用在3D印表機上。