坐標(biāo)機(jī)器人概念：工業(yè)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程的肥惭、多功能的、多自由度的紊搪、運動自由度間成空間直角關(guān)系蜜葱、多用途的操作機(jī)全景。他能夠搬運物體、操作工具牵囤，以完成各種作業(yè)爸黄。

關(guān)于機(jī)器人的定義隨著科技的不斷發(fā)展，在不斷的完善揭鳞，直角坐標(biāo)機(jī)器人作為機(jī)器人的一種炕贵，其含義也在不斷的完善中。

直角坐標(biāo)機(jī)器人的特點：

1野崇，   多自由度運動称开，每個運動自由度之間的空間夾角為直角。

2乓梨，   自動控制的舞涮，可重復(fù)編程，所有的運動均按程序運行相彼。

3豺研，   一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)阔踢、機(jī)械系統(tǒng)允逝、操作工具等組成。

4蛋昙，   靈活宵绒，多功能，因操作工具的不同功能也不同沧源。

5浴恐，   高可靠性、高速度波财、高精度总枢。

6，   可用于惡劣的環(huán)境退疫，可長期工作渠缕，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褒繁，直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動化設(shè)備亦鳞，完成如焊接、搬運棒坏、上下料燕差、包裝、碼垛坝冕、拆垛徒探、檢測瓦呼、探傷、分類测暗、裝配吵血、貼標(biāo)、噴碼偷溺、打碼、（軟仿型）噴涂阅权、目標(biāo)跟隨娱陈、排爆等一系列工作。特別適用于多品種啸需，便批量的柔性化作業(yè)雳誉，對于穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量斯智，提高勞動生產(chǎn)率各祠，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代期著十分重要的作用。

了解了直角坐標(biāo)機(jī)器人的特點及應(yīng)用后附舌，我們會想到一個問題：如何設(shè)計直角坐標(biāo)機(jī)器人呢渺纯？本文以力拓公司多年的設(shè)計經(jīng)驗和成功案例文為基礎(chǔ)做一闡述：

一、機(jī)器人設(shè)計特點：

1蛉差，機(jī)器人的設(shè)計是一個復(fù)雜的工作正蹋，工作量很大，涉及的知識面很多壕哩，往往需要多人完成钧宠。

2，機(jī)器人設(shè)計是面向客戶的設(shè)計扎运，不是閉門造車瑟曲。設(shè)計者需要經(jīng)常和用戶在一起，不停分析用戶要求豪治，尋求解決方案洞拨。

3，機(jī)器人設(shè)計是面向加工的設(shè)計鬼吵，再好的設(shè)計扣甲，如果工廠不能加工出產(chǎn)品，設(shè)計也是失敗的齿椅，設(shè)計者需要掌握大量的加工工藝及加工手段琉挖。

4，機(jī)器人設(shè)計是一個不斷完善的過程涣脚。

二：機(jī)器人設(shè)計流程：

1示辈，   使用要求的分析：每一個機(jī)器人都是根據(jù)特定的要求而設(shè)計的寥茫，設(shè)計的第一步就是要將使用要求分析清楚，

設(shè)計時需要確定的參數(shù)有：

機(jī)器人的定位精度矾麻，重復(fù)定位精度纱耻；

機(jī)器人的負(fù)載大小，負(fù)載特性仁墅；

機(jī)器人運動的自由度數(shù)量刺盏，每自由度的運動行程；

機(jī)器人的工作周期或運動速度冲倡，加減速特性锡迅；

機(jī)器人的運動軌跡，動作的關(guān)聯(lián)蒸橡；

機(jī)器人的工作環(huán)境单葡、安裝方式；

機(jī)器人的運行工作制每玛、運行壽命雳梧。

特殊要求。

2芦赔，   基本機(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)托逝、壁掛結(jié)構(gòu)，垂掛結(jié)構(gòu)盖扔，根據(jù)安裝空間的要求選擇不同的結(jié)構(gòu)匀油，每種結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、運動特性都是不一樣的勾笆。后續(xù)的設(shè)計必須是基于一個確定的結(jié)構(gòu)敌蚜。

運動性能計算：有關(guān)該性能的參數(shù)有：

平均速度：V=S/t

最大速度：Vmax=at

加速度/減速度：a=F/m

其中：S為運動行程

t為定位運動時間

F加速時的驅(qū)動力

M運動物體質(zhì)量和

3，   力學(xué)特性分析

一個機(jī)器人是由許多定位單元組成的窝爪，每根定位系統(tǒng)都要分析弛车。需要分析的項目如下：

水平推力Fx

正壓力Fz

側(cè)壓力Fy

Mx、My蒲每、Mz

4纷跛，   機(jī)械強度校核

每個定位單元，每個梁都要進(jìn)行校核邀杏，尤其雙端支撐梁和懸臂梁贫奠。

1）撓度變形計算

F：負(fù)載（N）；L：定位單元長度（mm）望蜡；E：材料彈性模量唤崭；I：材料截面慣性矩(mm4)；f：撓度形變（mm）

注意：在計算撓度形變時，梁的自重產(chǎn)生的不能忽視谢肾，梁的自重按均布載荷計算漩叶。

以上公式計算的是靜態(tài)形變，實際應(yīng)用中芬赢，因為機(jī)器人一直處于運動狀態(tài)狞朦，必須計算加速力產(chǎn)生的形變。

形變直接影響機(jī)器人的運行精度眷幢。

2）扭轉(zhuǎn)形變計算

當(dāng)一根梁的一端固定澎矗，另一端施加一個繞軸扭矩后，將產(chǎn)生扭曲形變酒舶。實際應(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)的物體存在当糯。

6，驅(qū)動元件選擇

常用的驅(qū)動系統(tǒng)有：

交流/支流伺服電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)据钱、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、直線伺服電機(jī)/直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)亮绢。每一個驅(qū)動系統(tǒng)都由電機(jī)和驅(qū)動器兩部分組成箭谴。驅(qū)動器的作用是將弱電信號放大，將其加載在驅(qū)動電機(jī)的強電上俘戈，驅(qū)動電機(jī)溉潭。電機(jī)則是將電信號轉(zhuǎn)化成精確的速度及角位移。

需要計算的項目如下：

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

其他驅(qū)動形式計算公式及計算方法請與力拓公司聯(lián)系少欺。

7喳瓣，   機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計

在完成了前面六項工作后，一個直角坐標(biāo)機(jī)器人定位系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設(shè)計者的腦中產(chǎn)生了赞别，接下來的工作就是將雛形畫成工程圖畏陕，以便生產(chǎn)。因機(jī)器人運動的特點仿滔，我們建議用戶用三維軟件設(shè)計惠毁，以便檢查是否存在位置干涉。

機(jī)器人的運動軌跡具有不確定性崎页，靈活多變鞠绰，往往在一個位置不存在位置干涉，但到下一個位置就干涉了飒焦。

8蜈膨，   設(shè)備壽命校核

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計完成后，要對整臺設(shè)備進(jìn)行壽命計算牺荠，核心元件的壽命到要計算强剥，如機(jī)器人軌道的壽命，減速機(jī)的壽命，伺服電機(jī)的壽命等统扔。

機(jī)器人的運行壽命與運行速度琅芍、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)形式馁筷、工作環(huán)境甸垄、工作制等有關(guān)。

如果發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的運行壽命太短芥吧，需要重新調(diào)整設(shè)計疤嘴。

具體計算方法請與沈陽力拓公司聯(lián)系。

9漾衅，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住卿，不能執(zhí)行任何動作。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)楞便。

根據(jù)要求的不同矫迹，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：

大型PLC 程序控制器呈野；

工業(yè)運動控制卡;

數(shù)字控制系統(tǒng)

專用控制器

10低矮，程序編寫

控制器是機(jī)器人的大腦，程序是機(jī)器人的思想被冒，靈魂军掂。程序的編寫直接反應(yīng)設(shè)計者的思想，意圖昨悼。

編寫程序是一個復(fù)雜的過程蝗锥，但只要機(jī)器人總體設(shè)計沒有問題，程序總會編出來的率触。

編程序要注意的問題：

對任務(wù)的分析要清晰终议，編成層次要分明，邏輯清晰葱蝗。

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