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2025智能制造系列

产品名称：高级开源六轴机械臂系统（关节扭矩传感器）

产品型号：

产品简介：

开源六轴协作机械臂系统（型号：ROCR6）是由六轴机械臂本体、控制系统、上位机和稳压电源组成。每个机械臂关节由谐波减速机、力矩电机、高精度绝对值编码器、高精度增量式光电编码器和伺服驱动器组成。驱动控制支持两套系统，分别是基于TMS320F28335 DSP和基于AM335x RT-Linux。机械臂系统使用完全自主研发的关节驱动器及运动控制器，为教学和科研提供优越的开放性支撑。

详细介绍

产品特点：

1.开源成熟工业机械臂产品为实验载体，支撑机器人建模仿真、机器人学、机器人控制、机器人动力学等教学实验，以及科研领域的算法验证实验和振动分析的控制实验等。

2.伺服性能优良，重复定位精度高，机械臂模块化设计，易于安装，人机交互友好，使用便捷。

3.控制系统采用MATLAB/Simulink软件进行编程，用户可以更好更便捷地研究控制算法，并可支撑更高级的控制算法验证。

4.控制系统采用双CAN总线通讯，对于不同的机械臂本体，最短控制周期可以达到1.5ms。

5.提供交流伺服驱动器的电流、速度、位置三闭环的伺服控制方法、以及梯形加减速、CAN总线通讯等运动控制算法。

6.支撑零力拖动等高级动力学算法和机器人关键技术开发。

适配教材：

《机器人学导论》、《机器人控制技术》、《计算机控制技术》、《电机与伺服控制》、《机器人伺服驱动技术》、《机器人机电一体化技术》、《机器人操作系统》、《现代控制理论》、《机器人技术基础》、《运动控制》、《Matlab建模与仿真》。

实验内容：

《机器人学》相关实验

机械臂运动学控制实验

1.机器人机械结构认知实验

2.驱动和控制系统认知实验

3.运动学基本知识实验

4.坐标系和DH参数设定

5.正运动学分析实验

6.逆运动学分析实验

7.正逆解实物控制实验

8.笛卡尔空间轨迹规划控制实验

机械臂动力学控制实验

1.单关节PID算法正弦曲线跟踪实验

2.双关节PID算法正弦曲线跟踪实验

3.单关节自适应控制算法正弦曲线跟踪实验

4.单关节零力拖动实验

5.双关节零力拖动实验

机械臂伺服电机和驱动器实验

1.CAN总线通讯实验

2.单关节转矩控制实验

3.单关节PTP控制实验

4.单关节PT控制实验

现代控制理论/智能控制相关实验

现代控制理论实验

1.控制系统状态变量认知实验

2.动力学建模控制实验

3.PID控制算法正弦曲线跟踪实验

智能控制理论

1.单关节PID智能算法正弦曲线跟踪控制实验

2.双关节PID智能算法正弦曲线跟踪控制实验

3.单关节自适应控制算法正弦跟踪控制实验

4.单关节零力拖动智能控制实验

5.双关节零力拖动智能控制实验

机械臂关节内均内置扭矩传感器，可实时反馈高质量扭矩信号，并进行扭矩控制。扭矩信号、每个关节的电流和角度信号均可在机械臂的控制器中（可使用Simulink图形化开发）进行采集和配套的监控软件进行显示，研究人员可以进行机械臂相关高级科学研究：

(1) 阻抗控制：调节末端执行器的位置和接触力之间的动态关系来实现柔顺控制，满足装配、打磨、擦洗、接触性的检测如机械臂带超声波探头进行B超检测等的应用需求；

(2) 力/位混合控制：基于将末端执行器的坐标空间按其是否被环境约束而分为位置子空间和力子空间，力/位置控制方法通过控制末端执行器在位置子空间的位置和在力子空间的力来实现顺应控制；

(3) 碰撞保护：能达到5~10N灵敏度的外部力的碰撞保护，确保安全性；

(4) 拖动示教：采用各关节的扭矩信号，能更加灵敏地实现拖动示教功能；

(5) 精确测量负载，作为重力补偿，提升动力学控制的性能;

(6) 进行深入的机械臂动力学参数辨识的研究;

典型应用：

1. 接触性的检测如机械臂带超声波探头进行B超检测的应用需求

2. 光学零件等精密打磨

3. 精密装配：如内存条和CPU在电脑主板的装配、手机屏幕装配、自动按压防护膜等

4. 抛光：精密零部件的表面抛光等

5. 其它典型应用：精密贵重产品表面的擦洗、试管液体的分液（扭矩传感器能测量被抓物体的质量，从而测量分液的质量）

6. 特种螺丝的锁付

力传感器主要参数：

1. 测量范围：0-100Nm

2. 采集原理：通过4路应变片，进行检测扭矩

3. 信号输出方式：经过电桥和运放等调理电路，输出标准的0-10V模拟信号给驱动器，经过变换和低通滤波后，驱动器通过单片机内部自带的AD采集模拟信号，通过CAN总线发送给控制器

4. 带宽：大于200hz

5. 灵敏度：高于0.5Nm

6. 线性度：优于5%

性能指标：

设备名称	主要技术参考指标
基本指标	供电电压	DC48V
	额定功率	小于150W（一般工况下）
	工作半径	614mm
	高度	805mm
	重量	约16kg
	末端负载	3kg
	重复定位精度	±0.02mm
	防护等级	IP54
	ISO洁净室等级	6
	噪声	小于60dB
	安装位置	任意角度
	运行范围&最大速度
	基座1轴	±179°& 148°/s
	肩部2轴	±146°& 148°/s
	肘部3轴	±146°& 148°/s
	腕部一4轴	±179°& 148°/s
	腕部二5轴	±179°& 148°/s
	腕部三6轴	±179°& 148°/s
关节指标		RJS14	RJS20
	减速器速比	101
	转动精度	2arcmin	1.5arcmin
	电机极对数	6	8
	电机额定功率	117W	204W
	电机额定电压	48V
	电机额定电流	4.5A	7A
	电机额定转速	3500rpm	3000rpm
	电机额定转矩	0.32Nm	0.65Nm
	电机转矩常数	0.069Nm/A	0.1Nm/A
	反电动势系数	4.3V/krpm	6.26V/krpm
	关节重量	1.75kg	2.92kg
	关节直径	90mm	100mm
	关节高度	100mm	114mm
	关节长度	128mm	144mm
	许用负载转矩	28Nm	82Nm
	平均负载转矩	13.5Nm	49Nm
	最大瞬时转矩	54Nm	147Nm
	额定转速	30rpm
	最大转速	35rpm
	增量编码器	2000P/R
	绝对值编码器	17Bit
伺服驱动器	供电电压	DC20V-56V
	输出电流	RJS14：持续4A，峰值6A RJS20：持续10A，峰值14A
	控制方式	串口、CAN总线
	异常保护	欠压、过压、过载、过流、堵转、编码器异常
	编码器	增量式光电编码器、霍尔、BISS绝对式
	电磁抱闸电压	DC48V
	制动电阻	需在电源处外接
	冷却方式	自然冷却或外加散热器
	防护等级	IP54（驱动板带外壳、散热板）
	位置精度	±2P（空载）、±15P（带负载）
	速度精度	±5rpm@1000rpm
	使用场合	无粉尘、油雾及腐蚀性气体
	工作温度	-10℃～50℃
	保存温度	-20℃～80℃
	工作湿度	40%～90%RH
	振动	最大5.9m/s²
	重量	约0.1kg
控制器	处理器	TMS320F28335
	处理器主频	150MHZ
	IO输入输出	3通道
	AD输入（定制）	16通道，0～3V，12位，转换时间250ns 6通道，-10～10V，16位，转换时间3.1us
	DA输出（定制）	4通道，-10～10V，16位，建立时间10us
	视觉接口	支持RS232或RS485接口
	编码器（定制）	支持2通道的数字增量式、32位计数、最大输入频率20MHZ
	通讯接口	SCI、RS485、CAN2.0A
稳压电源	型号	KG-6010
	输入电压	AC220V±10% 50HZ
	工作温度	-10～40℃ 相对湿度＜80%
	存储温度	-10～40℃ 相对湿度＜90%
	输出电压	0-60V
	输出电流	0-10A
	稳压状态	电压稳定度≤0.5% 负载稳定度≤0.5%
	稳流状态	电压稳定度≤0.5% 负载稳定度≤0.5%
其它	保护方式	限流保护、过温保护
	显示精度	电压/电流 3位LED ±1% ±字
	显示分辨率	电压0.1V 电流0.1A
	保险丝	7A
	外形尺寸	357（深）×198（宽）×110（高）

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