一 直角坐標(biāo)機(jī)器人的定義及主要特點
　　機(jī)器人按ISO 8373定義為：位置可以固定或移動，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、可重復(fù)編程七蜘、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個或3個以上自由度內(nèi)可編程的工業(yè)自動化設(shè)備墙懂。這里自由度就是指可運動或轉(zhuǎn)動的軸橡卤。直角坐標(biāo)機(jī)器人是以直線運動軸為主，各個運動軸通常對應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸损搬，Y軸和Z軸碧库。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個直線運動軸間的夾角為直角。
　　直角坐標(biāo)機(jī)器人主要由一些直線運動單元功跑，驅(qū)動電機(jī)乞哀，控制系統(tǒng)和末端操作器組成。針對不同的應(yīng)用荞谬，可以方便快速組合成不同維數(shù)趣情，不同行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式字拗、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人纠沉。從簡單的二維機(jī)器人到復(fù)雜的五維機(jī)器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從食品生產(chǎn)到汽車裝配等各行各業(yè)的自動化生產(chǎn)線中蜂棒，都有各式各樣的多臺直角坐標(biāo)機(jī)器人和其它設(shè)備嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)工作岔雾。可以說直角坐標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任幾乎所有的工業(yè)自動化任務(wù)董株。下面是其主要特點：
　　1任意組合成各種結(jié)構(gòu)樣式黑乞，帶載能力和尺寸的機(jī)器人。
　　2采用多根直線運動單元級連和齒輪齒條傳動膛姊，可以形成幾十米的超大行程機(jī)器人拟祖。
　　3采用多根直線運動單元平連或帶多滑塊結(jié)構(gòu)時其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
　　4 其最大運行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米俱诸。
　　5 重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm~0.01mm菠劝。
　　6 采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)雜軌跡的工作。
　　沈陽萊茵機(jī)電有限公司從1995年以來代理銷售德國百格拉公司的直角坐標(biāo)機(jī)器人睁搭，配合不同行業(yè)的用戶成功地解決了他們的自動化任務(wù)赶诊。在這10多年中公司派人到德國百格拉公司培訓(xùn)4次，每次1周時間园骆，德國百格拉公司的技術(shù)人員也到中國來幫助培訓(xùn)我公司的員工舔痪，還到如深圳新松公司等用戶處進(jìn)行培訓(xùn)和編程等服務(wù)。從了解任務(wù)锌唾，選擇設(shè)計機(jī)器人锄码，到用戶處安裝調(diào)試直到達(dá)到設(shè)計要求，我們不斷積累經(jīng)驗晌涕，提高服務(wù)能力滋捶，下面就介紹如何選擇合適的直角坐標(biāo)機(jī)器人。

二余黎、直角坐標(biāo)機(jī)器人的選型
　　1 使用要求分析
　　對于選型的人員首先要有物理運動學(xué)基礎(chǔ)馆柬，材料力學(xué)基礎(chǔ)，伺服驅(qū)動使用和數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗烤酌，但最主要是把問題和要求等介紹很清楚吻霎。對于簡單任務(wù)和有經(jīng)驗的工程師通過電話和郵件就可以溝通好，而對復(fù)雜的任務(wù)要到現(xiàn)場雙方共同分析和制定任務(wù)描述惫康，給出具體合理的要求睹梢。下面是主要的數(shù)據(jù)和信息：
　　機(jī)器人的工作任務(wù)，
　　手抓和負(fù)載的總重量赢瘦，
　　一個完整的工作周期是多少秒九窿，可能分解成的子運動及對應(yīng)的時間，
　　運動和取抓過程中與其它設(shè)備的同步/握手要求汇泰，
　　各個運動軸的有效運動長度及允許的最大運行速度坦膘，
　　機(jī)器人工作周圍空間上的限制，
　　使用環(huán)境有粉末柄立，高溫承跟，濕度等特殊防護(hù)要求，

2 機(jī)器人結(jié)構(gòu)形式選擇
　　根據(jù)前面“使用要求分析”中獲得的信息資料來選擇機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式绊寻。原則上盡可能選擇龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人花墩，但有時受工作空間限制必須選擇懸臂式。在食品搬運和玻璃切割等項目中會產(chǎn)生大量粉末,傷害運動軸里面的導(dǎo)軌澄步，此時最好采用吊掛式機(jī)器人冰蘑。有時根據(jù)負(fù)載及運動距離和空間限制必須選用掛臂式。根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)來確定負(fù)載的運動位置精度要求，要考慮減速時晃動產(chǎn)生的位置誤差祠肥。根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)及其工作空間上的限制來確定運動軸數(shù)量及各自運動行程武氓。

3 規(guī)劃運動軌跡及計算運動速度
　　根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和空間限制來規(guī)劃運動軌跡。盡可能減少運動距離仇箱，對工作周期要求嚴(yán)的應(yīng)用要盡可能運用多軸同時運動來減少運動時間和降低運動速度县恕。抓取負(fù)載后運動速度要低，空載返回原始點時要快工碾。負(fù)載大時加速度和減速度要小，盡可能避免產(chǎn)生巨大的沖擊力百姓。根據(jù)上面的原則給出各段運動的速度渊额，加速度和減速度。各個運動段間盡可能平穩(wěn)變速以保證工作周期,減少沖擊力和運行噪音垒拢。在運動速度分配時要充分考慮各個運動過程與其它設(shè)備間的同步協(xié)調(diào)時間驶滚，而且規(guī)劃的運動時間要比用戶要求的時間短些。

4 受力分析
　　根據(jù)速度分析得出各個軸的最大加速度和減速度北拔。然后再計算出多軸同時運動時產(chǎn)生的合成最大減速度换秧。選擇獨立運動的減速度和同時運動時合成減速度二者中大的減速度，根據(jù)這個最大的減速度計算出XYZ三個方向的最大沖擊力Fx, Fy和Fz及產(chǎn)生的最大扭曲力矩Mx, My和Mz以搏。在計算不同軸扭曲力矩Mx, My和Mz時要考慮等效負(fù)載的重心位置辫航，總重力和減速時產(chǎn)生的沖擊力。

5 變形分析
　　繞度形變僅在大跨度懸空方式下钉拯，而且受力很大的情況下才發(fā)生漓惕。其繞度形變量的計算方法見下面的公式。 但Z軸和X軸的安裝方式保證了本公司機(jī)器人沒有繞度形變發(fā)生或繞度形變極其微小可以忽略不計决榔。

f = (F×L3)/(E×I×192)
f：撓度形變 (mm) f≤ 1 mm
F：負(fù)載壓力 (N)
L：導(dǎo)軌長度 (mm)
E：彈性模量(70,000N/mm2)
I：面積平方（mm4）

　　在很多任務(wù)中可以允許在運動中有一定量的變形每贮，但在玻璃切割機(jī)等數(shù)控設(shè)備類的應(yīng)用中是不允許產(chǎn)生變形的。為此我們要根據(jù)前面求出的最大力來查看各種型號運動軸的變形量曲線乡鼻。必要時可以選擇加強(qiáng)性榔汤，加加強(qiáng)板等，詳情請與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系艇挨。
6 選擇驅(qū)動電機(jī)
　　根據(jù)直線定位單元驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速來選擇驅(qū)動電機(jī)残炮。當(dāng)驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時通常選用步進(jìn)電機(jī)，否則要選用交流伺服電機(jī)缩滨。但交流伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速不要超過3000轉(zhuǎn)/分吉殃，否則影響其壽命。當(dāng)選用步進(jìn)電機(jī)做驅(qū)動軸時楷怒，其負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量比要小于12蛋勺，當(dāng)選用伺服電機(jī)做驅(qū)動軸時，其負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量比要小于8，否則影響其高動態(tài)特性抱完。但轉(zhuǎn)動慣量比大于上面的數(shù)值時贼陶，要加德國扭卡特公司的精密行星減速機(jī)。在不超過驅(qū)動電機(jī)最高轉(zhuǎn)速限制情況下巧娱，要盡量選擇大減速比的減速機(jī)碉怔。為了保證高的動態(tài)特性，保證在約定的時間內(nèi)完成任務(wù)禁添，驅(qū)動電機(jī)的最大出力要比理論計算值至少高出85%撮胧。我們通常所選擇的驅(qū)動電機(jī)的最大出力要比理論計算值至少高出100%，而轉(zhuǎn)動慣量比要小于5与笛。還要考慮所選擇的伺服電機(jī)能與德國扭卡特公司的精密行星減速機(jī)匹配围娃，減速機(jī)要能安裝到驅(qū)動軸上，及電機(jī)的控制方式與數(shù)控系統(tǒng)相配合得惩。有關(guān)驅(qū)動電機(jī)和減速機(jī)的詳細(xì)技術(shù)數(shù)據(jù)和使用注意事項請與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系碎痘。
7 確定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及各個運動軸
　　根據(jù)上面6個方面的信息和數(shù)據(jù)就可以最終選定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式及每個運動軸的具體型號和長度等，通常我們能從圖片庫中找出同樣結(jié)構(gòu)的照片皇苫，這里的照片是指CAD圖或以往用戶機(jī)器人的照片创靴。還要設(shè)計好各個軸間的連接板，不僅要考慮機(jī)械方面的裝配配合精度烈拉，材料的物理強(qiáng)度偶刃，連接螺絲桿的拉力等，更要考慮在主要受沖擊方向加大加強(qiáng)連接板牛拭，必要時增加連接板叭舰。主要螺絲桿和螺絲帽要加膠，以防長期振動后變松動舀黄。
　　機(jī)器人在加速和減速時會產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力忱当，而且通常每天要工作24小時，所以機(jī)器人必須被牢固地安裝在支架上治专。機(jī)器人的支架要有足夠的抗沖擊力卖陵，要有地腳，以保證在長期高速高動態(tài)運動沖擊下张峰，沒有任何晃動泪蔫。此外在安裝時要保證運動軸間的平行度、平面度和垂直度喘批。

8撩荣，選擇末端操作器——手爪系統(tǒng)
　　根據(jù)其具體應(yīng)用情況，其手爪系統(tǒng)可能是氣動吸盤饶深，氣動夾取手爪餐曹，電動夾取手爪逛拱，電磁吸取手爪，焊槍台猴，膠槍朽合，專用工具和檢測儀器等。在很多場合可以一次抓取多個工件饱狂。
9 選擇控制系統(tǒng)
　　機(jī)器人要在一定時間內(nèi)完成特定的任務(wù)祖擦，比如每10秒內(nèi)完成一次搬運工作。在完成抓取装魁，加減速運動酷豫，高速運動，釋放工件等同時逐程，還要與相關(guān)的設(shè)備通過通訊或I/O口實現(xiàn)一些時序上的協(xié)調(diào)同步雀秤。在涂膠應(yīng)用上，各個運動軸要完成直線和圓弧插補(bǔ)運動乳后。因此其數(shù)控系統(tǒng)要按具體應(yīng)用要求來選定其控制軸數(shù)锁熟，I/O口數(shù)量和軟件功能帝膊。通常選用數(shù)控系統(tǒng)确奄，PLC，工控機(jī)加運動控制卡和帶軸卡功能及I/O口的驅(qū)動電機(jī)僻跳。對于很多任務(wù)我們選擇德國Engelhardt公司的數(shù)控系統(tǒng), 對于負(fù)載任務(wù)我們選擇德國Movtec公司的運動控制卡闪铸。有關(guān)上面兩種數(shù)控系統(tǒng)的詳細(xì)資料請與沈陽百格機(jī)器人公司索取。 
10 技術(shù)協(xié)議
　　每臺機(jī)器人都有運行速度茶月，重服定位精度和各種特定功能等技術(shù)要求需五，在簽合同時務(wù)必要簽訂技術(shù)協(xié)議，驗收內(nèi)容和驗收方式等轧坎。要學(xué)會機(jī)器人的保養(yǎng)宏邮。有關(guān)機(jī)器人的保養(yǎng)資料請與沈陽百格機(jī)器人公司聯(lián)系。 
　　上面的內(nèi)容是本人12年來從事直角坐標(biāo)機(jī)器人方面工作所積累的一些經(jīng)驗缸血，由于時間倉促不夠詳細(xì)蜜氨，歡迎感興趣的朋友來一起探討，共同推動直角坐標(biāo)機(jī)器人在國內(nèi)各行業(yè)的應(yīng)用捎泻。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)飒炎，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)笆豁，也不構(gòu)成任何其他建議郎汪。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳闯狱，對此類作品本站僅提供交流平臺煞赢，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)抛计。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片耕驰、文字如涉及作品版權(quán)問題京佃，請第一時間告知，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容言丧，以保證您的權(quán)益崔狂！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。