末端执行器上的45 度倾斜设计的主要目的是在机器人抛光过程中从机械上防止腕部奇异点。通过偏移工具的角度，该设计确保六轴机器人的第四轴和第六轴永远不会对齐，从而能够在鞋子复杂的曲面上（如鞋尖和鞋跟）实现连续平稳的运动。
当关节对齐时，标准的机器人运动可能会中断，从而导致“奇异点”，这会停止生产或产生不稳定的运动。45 度倾斜通过在结构上强制机器人进入稳定配置来解决此问题，从而确保在陡峭的曲面上实现流畅的过渡。
解决奇异点问题
腕部奇异点的机械原理
在六轴机器人手臂中，当机器人关节以特定方式对齐时，就会发生一种称为腕部奇异点的关键错误状态。
这通常发生在第四轴和第六轴共线（对齐成一条直线）时。发生这种对齐时，机器人会失去一个自由度，无法平稳地移动到下一个位置。
倾斜如何防止对齐
末端执行器上的 45 度倾斜为工具引入了永久的几何偏移。
通过倾斜抛光头，该设计在抛光路径中物理上阻止了第四轴和第六轴的对齐。这有效地消除了奇异点的风险，使机器人能够连续运行，而不会锁定或偏离其路径。
针对复杂几何形状进行优化
处理鞋尖和鞋跟
鞋子抛光涉及跟踪高度不规则和陡峭的表面，特别是鞋尖和鞋跟部分。
直的工具会迫使机器人以极端的角度来保持表面接触，从而增加了碰到奇异点的可能性。45 度倾斜使机器人能够自然地处理这些急剧的过渡。
确保表面一致性
高质量的抛光要求工具相对于表面保持一致的压力和角度。
由于倾斜消除了接近奇异点位置时产生的颠簸运动，因此它确保了平稳、不间断的运动。这使得整个鞋子都能获得均匀的表面处理，而不是由于机器人犹豫而造成的斑驳不均。
操作注意事项
改进手动示教
该设计的好处不仅限于自动化周期，还扩展到操作员。
在轨迹示教阶段，操作员手动引导机器人记录点时，45 度角提高了人体工程学的舒适度。它使操作员能够更直观地定位工具，而无需扭曲自己的手腕或机器人手臂。
配置要求
虽然倾斜解决了运动问题，但它需要精确设置工具中心点 (TCP)。
操作员必须确保机器人控制器已正确编程以考虑 45 度偏移。如果在软件中未能准确定义此几何形状，将在抛光过程中导致跟踪错误。
为您的目标做出正确选择
为了最大限度地提高机器人单元的效率，请将您的工具策略与工件几何形状相匹配。
- 如果您的主要重点是抛光复杂曲线（鞋尖/鞋跟）：依靠 45 度倾斜来保持连续运动并防止奇异点停机。
- 如果您的主要重点是操作员人体工程学：利用倾斜设计，在手动示教和编程阶段减少体力劳动。
智能的机械设计可以在复杂运动控制问题发生之前就将其消除。
摘要表：
| 特征 | 目的与优势 |
|---|---|
| 45 度倾斜设计 | 防止第四轴和第六轴对齐（腕部奇异点） |
| 目标几何形状 | 优化鞋尖和鞋跟等陡峭曲线的抛光 |
| 运动质量 | 消除颠簸运动，实现均匀、一致的表面处理 |
| 操作员人体工程学 | 便于更直观的手动示教和轨迹编程 |
| 技术要求 | 需要在软件中精确校准工具中心点 (TCP) |
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参考文献
- Jorge Borrell Méndez, J. Ernesto Solanes. Cooperative human–robot polishing for the task of patina growing on high-quality leather shoes. DOI: 10.1007/s00170-022-10620-6
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