直角坐標(biāo)機(jī)器人概念：

　　工業(yè)應(yīng)用中乞审，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的蘸橡、可重復(fù)編程的、多功能的纠徘、多自由度的君博、運(yùn)動(dòng)自由度建成空間直角關(guān)系、多用途的操作機(jī)暴雕。他能夠搬運(yùn)物體慧贩、操作工具，以完成各種作業(yè)豫鞭。關(guān)于機(jī)器人的定義隨著科技的不斷發(fā)展抡悼，在不斷的完善，直角坐標(biāo)機(jī)器人作為機(jī)器人的一種鬓预，其含義也在不斷的完善中篮烈。

　　直角坐標(biāo)機(jī)器人的特點(diǎn)：

　　1、自由度運(yùn)動(dòng)购岗，每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角汰聋；
　　2、自動(dòng)控制的喊积，可重復(fù)編程烹困，所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行；
　　3注服、一般由控制系統(tǒng)韭邓、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)溶弟、操作工具等組成。
　　4瞭郑、靈活辜御，多功能，因操作工具的不同功能也不同屈张。
　　5擒权、高可靠性、高速度讽益、高精度逊床。
　　6、可用于惡劣的環(huán)境泞叉，可長期工作蚪库，便于操作維修。

　　直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用：

　　因末端操作工具的不同嫡决，直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動(dòng)化設(shè)備人杜，完成如焊接、搬運(yùn)、上下料皱蝙、包裝悉通、碼垛、拆垛矮层、檢測滤填、探傷、分類晓言、裝配圾纤、貼標(biāo)、噴碼倦逐、打碼譬正、（軟仿型）噴涂、目標(biāo)跟隨檬姥、排爆等一系列工作曾我。特別適用于多品種、便批量的柔性化作業(yè)健民，對于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量抒巢，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用秉犹。

　　隨著直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用越來越廣泛蛉谜，直角坐標(biāo)機(jī)器人的設(shè)計(jì)工作日益顯得重要。成功的設(shè)計(jì)一臺直角坐標(biāo)機(jī)器人涉及到很多方面的工作崇堵，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)型诚、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)、伺服控制等等鸳劳。沈陽力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司有著多年直角坐標(biāo)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用狰贯、數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們依托德國BAHR公司直線定位系統(tǒng)性及機(jī)械手臂開發(fā)出了價(jià)比優(yōu)良的系列數(shù)控直角坐標(biāo)機(jī)器人念澜，被廣泛地應(yīng)用在汽車吼闽、電子、電器禾样、檢測驱香、醫(yī)療、航天怨瑰、食品等各個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)線上示奉。

　　下面我們就對直角坐標(biāo)機(jī)器人的設(shè)計(jì)進(jìn)行一個(gè)簡要的闡述。

　　一篓围、機(jī)器人設(shè)計(jì)特點(diǎn)：

　　1净耍、機(jī)器人的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作，工作量很大，涉及的知識面很多嘉警，往往需要多人完成蕴来。
　　2、機(jī)器人設(shè)計(jì)是面向客戶的設(shè)計(jì)拼缝，不是閉門造車娱局。設(shè)計(jì)者需要經(jīng)常和用戶在一起，不停分析用戶要求咧七，尋求解決方案衰齐。
　　3、機(jī)器人設(shè)計(jì)是面向加工的設(shè)計(jì)继阻，再好的設(shè)計(jì)耻涛，如果工廠不能加工出產(chǎn)品，設(shè)計(jì)也是失敗的瘟檩，設(shè)計(jì)者需要掌握大量的加工工藝及加工手段抹缕。
　　4、機(jī)器人設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷完善的過程墨辛。

　　二卓研、機(jī)器人設(shè)計(jì)流程：

　　1、使用要求的分析：每一個(gè)機(jī)器人都是根據(jù)特定的要求的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的睹簇，設(shè)計(jì)的第一步就是要將使用要求分析清楚奏赘，確定設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的參數(shù)，包括：
　　　機(jī)器人的定位精度太惠，重復(fù)定位精度钮药；
　　機(jī)器人的負(fù)載大小，負(fù)載特性诅订；
　　機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的自由度數(shù)量氮栏，每自由度的運(yùn)動(dòng)行程；
　　機(jī)器人的工作周期或運(yùn)動(dòng)速度乡羹，加減速特性；
　　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡肘何，動(dòng)作的關(guān)聯(lián)矫震；
　　機(jī)器人的工作環(huán)境、安裝方式艰膀；
　　機(jī)器人的運(yùn)行工作制控屡、運(yùn)行壽命；
　　其他特殊要求辫田；
　　2峻维、  本機(jī)械模型初建：機(jī)器人從機(jī)械結(jié)構(gòu)分大體可分為龍門結(jié)構(gòu)、壁掛結(jié)構(gòu)，垂掛結(jié)構(gòu)桐猬，根據(jù)安裝空
間的要求選擇不同的結(jié)構(gòu)麦撵，每種結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)特性都是不一樣的溃肪。后續(xù)的設(shè)計(jì)必須是基于一個(gè)確定的結(jié)構(gòu)免胃。
　　3、運(yùn)動(dòng)性能計(jì)算：有關(guān)該性能的參數(shù)有：
　　平均速度：V=S/t                   速度曲線四
　　最大速度：Vmax=at
　　加速度/減速度：a=F/m
　　其中：S為運(yùn)動(dòng)行程
　　t為定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間
　　F加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力
　　M運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量和
　　4惫撰、力學(xué)特性分析
　　一個(gè)機(jī)器人是由許多定位單元組成的羔沙，每根定位系統(tǒng)都要分析。需要分析的項(xiàng)目如下：
　　水平推力Fx        
　　正壓力Fz
　　側(cè)壓力Fy
　　Mx厨钻、My扼雏、Mz
　　5、機(jī)械強(qiáng)度校核：
　　每個(gè)定位單元夯膀，每個(gè)梁都要進(jìn)行校核诗充，尤其雙端支撐梁和懸臂梁。
　　1）  撓度變形計(jì)算
　　F：負(fù)載（N）棍郎；
　　L：定位單元長度（mm）其障；
　　E：材料彈性模量；
　　I：材料截面慣性矩(mm4)恃感；
　　f：撓度形變（mm）
　　注意：在計(jì)算撓度形變時(shí)斜曾，梁的自重產(chǎn)生的變形不能忽視，梁的自重按均布載荷計(jì)算侦需。
　　以上公式計(jì)算的是靜態(tài)形變南椒，實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)闄C(jī)器人一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)坊蕴，必須計(jì)算加速力產(chǎn)生的形變呐取，形變直接影響機(jī)器人的運(yùn)行精度。
　　2）扭轉(zhuǎn)形變計(jì)算：
　　當(dāng)一根梁的一端固定扫觅，另一端施加一個(gè)繞軸扭矩后拂炉，將產(chǎn)生扭曲變形。實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生該形變的原因一般是負(fù)載偏心或有繞軸加速旋轉(zhuǎn)的物體存在硅枷。
　　6旱婚、驅(qū)動(dòng)元件選擇    
　　常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有：交流/支流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)太迈、直線伺服電機(jī)/直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)针执。
　　每一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。驅(qū)動(dòng)器的作用是將弱電信號放大围辙，將其加載在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的強(qiáng)電上我碟，驅(qū)動(dòng)電機(jī)放案。電機(jī)則是將電信號轉(zhuǎn)化成精確的速度及角位移。
　　需要計(jì)算的項(xiàng)目如下：
　　電機(jī)功率：
　　電機(jī)扭矩：
　　電機(jī)轉(zhuǎn)速：
　　減速機(jī)減速比
　　電機(jī)慣量/負(fù)載慣量的匹配關(guān)系
　　其他計(jì)算公式及計(jì)算方法請與沈陽力拓公司聯(lián)系矫俺。
　　7吱殉、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　在完成了前面六項(xiàng)工作后，一個(gè)直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設(shè)計(jì)者的頭腦中形成了恳守，接下來的工作就是將雛形畫成工程圖考婴，以便生產(chǎn)。我們建議用戶用三維軟件設(shè)計(jì)催烘，以便檢查是否存在位置干涉沥阱。
　　機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡具有不確定性，靈活多變伊群，往往在一個(gè)位置不存在位置干涉考杉，但到下一個(gè)位置就干涉了。
8舰始、設(shè)備壽命校核
　　機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后崇棠，要對整臺設(shè)備進(jìn)行壽命計(jì)算，核心元件的壽命到要計(jì)算惶芒，如機(jī)器人軌道的壽命燎匪，減速機(jī)的壽命，伺服電機(jī)的壽命等赠搓。
　　機(jī)器人的運(yùn)行壽命與運(yùn)行速度购畴、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)形式验沮、工作環(huán)境铣才、工作制等有關(guān)。
　　如果發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)行壽命太短牡增，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)旱樊。
　　具體計(jì)算方法請與沈陽力拓公司聯(lián)系。
　　9柑耙、控制系統(tǒng)的選擇
　　沒有控制系統(tǒng)的機(jī)器人就象人沒有大腦一樣述茂，不能執(zhí)行任何動(dòng)作。所以我們通常將沒有配備控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)稱為裸機(jī)或機(jī)器人定位系統(tǒng)（robot positioning system）雷鸟。
　　根據(jù)要求的不同朗涩，控制系統(tǒng)的選擇也不同，通常選擇作為控制系統(tǒng)的產(chǎn)品有：
　　PLC 程序控制器绑改；
　　工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制卡（motion card）;
　　數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)
　　專于控制器
　　10、程序編寫
　　控制系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦兄一，程序是機(jī)器人的思想厘线。程序的編寫直接反應(yīng)設(shè)計(jì)者的思想识腿、意圖和運(yùn)動(dòng)需求。
　　編寫程序是一個(gè)復(fù)雜的過程造壮，但只要機(jī)器人總體設(shè)計(jì)沒有問題渡讼，程序總會編出來的。編程序要注意以下問題：對任務(wù)的分析要清晰耳璧，編程層次要分明成箫，邏輯清晰。
 
　　結(jié)束語：
　
　　機(jī)器人的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷熟悉旨枯，不斷完善的過程蹬昌，需要不斷在實(shí)際應(yīng)用中總結(jié)提高。內(nèi)容龐雜攀隔，細(xì)節(jié)眾多皂贩。本文只是做了些簡單的介紹，有興趣朋友可與我們聯(lián)系（lt.sy@126.com）嚎区，索取詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料拘挡。

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