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1、汽车行业怎样选择直角坐标机器人？作为目前销量最大的机器人，直角坐标越来越成为企业自动化改造的首选。价格低廉，功能强大，工艺成熟是直角坐标机器人的显著特点，那么到底该怎样选择直角坐标机器人呢?直角坐标机器人的定义及主要特点机器人按ISO8373定义为：位置可以固定或者挪动，可以实现自动控制、可重复编程、多功能多用途、末端操纵器的位置要在3个或者3个以上自由度内可编程的产业自动化设备。这里自由度就是指可运动或者转动的轴。直角坐标机器人是以直线运动轴为主，各个运动轴通常对应直角坐标系中的X轴，Y轴和Z轴。在尽大多数情况下直角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角。直角坐标机器人主要由一些直线运动单
2、元，驱动电机，控制系统和末端操纵器组成。针对不同的应用，可以方便快速组合成不同维数，不同行程和不同带载才能的壁挂式、悬臂式、龙门式或者倒挂式等各种形式的直角坐标机器人。从简单的二维机器人到复杂的五维机器人就有上百种构造形式的成功应用案例。从食品消费到汽车装配等各行各业的自动化消费线中，都有各式各样的多台直角坐标机器人和其它设备严格同步协调工作。可以讲直角坐标机器人几乎能胜任几乎所有的产业自动化任务。下面是其主要特点：1.任意组合成各种构造款式，带载才能和尺寸的机器人。2.采用多根直线运动单元级连和齿轮齿条传动，可以形成几十米的超大行程机器人。3.采用多根直线运动单元平连或者带多滑块构造时其负载
3、才能可增加到数吨。4.其最大运行速度可到达每秒8米，加速度可到达每秒4米。5.重复定位精度可到达0.05mm0.01mm。6.采用带有RTCP功能的五轴或者五轴以上数控系统能完成非常复杂轨迹的工作。直角坐标机器人的选型1.使用要求分析对于选型的职员首先要有物理运动学根底，材料力学根底，伺服驱动使用和数控系统的应用经历，但最主要是把题目和要求等介绍很清楚。对于简单任务和有经历的工程师通过和邮件就可以沟通好，而对复杂的任务要到现场双方共同分析和制定任务描绘，给出详细公正的要求。下面是主要的数据和信息：机器人的工作任务，手抓和负载的总重量，一个完好的工作周期是多少秒，可能分解成的子运动及对应的时间，
4、运动和取抓经过中与其它设备的同步/握手要求，各个运动轴的有效运动长度及容许的最大运行速度，机器人工作四周空间上的限制，使用环境有粉末，高温，湿度等特殊防护要求。2.机器人构造形式选择根据前面使用要求分析中获得的信息资料来选择机器人的构造形式。原那么上尽可能选择龙门式直角坐标机器人，但有时受工作空间限制必须选择悬臂式。在食品搬运和玻璃切割等工程中会产生大量粉末,伤害运动轴里面的导轨，此时最好采用悬挂式机器人。有时根据负载及运动间隔和空间限制必须选用挂臂式。根据机器人的工作任务来确定负载的运动位置精度要求，要考虑减速时晃动产生的位置误差。根据机器人的工作任务及其工作空间上的限制来确定运动轴数目及各
5、自运动行程。3.规划运动轨迹及计算运动速度根据机器人的工作任务和空间限制来规划运动轨迹。尽可能减少运动间隔，对工作周期要求严的应用要尽可能运用多轴同时运动来减少运动时间和降低运动速度。抓取负载后运动速度要低，空载返回原始点时要快。负载大时加速度和减速度要小，尽可能防止产生宏大的冲击力。根据上面的原那么给出各段运动的速度，加速度和减速度。各个运动段间尽可能平稳变速以保证工作周期,减少冲击力和运行噪音。在运动速度分配时要充分考虑各个运动经过与其它设备间的同步协调时间，而且规划的运动时间要比用户要求的时间短些。4.受力分析根据速度分析得出各个轴的最大加速度和减速度。然后再计算出多轴同时运动时产生的合
6、成最大减速度。选择独立运动的减速度和同时运动时合成减速度二者中大的减速度，根据这个最大的减速度计算出XYZ三个方向的最大冲击力Fx,Fy和Fz及产生的最大扭曲力矩Mx,My和Mz。在计算不同轴扭曲力矩Mx,My和Mz时要考虑等效负载的重心位置，总重力和减速时产生的冲击力。5.变形分析绕度形变仅在大跨度悬空方式下，而且受力很大的情况下才发生。其绕度形变量的计算方法见下面的公式。f=(FL3)/(EI192)f：挠度形变(mm)f1mmF：负载压力(N)L：导轨长度(mm)E：弹性模量(70,000N/mm2)I：面积平方(mm4)在很多任务中可以容许在运动中有一定量的变形，但在玻璃切割机等数控设
7、备类的应用中是不容许产生变形的。6.选择驱动电机根据直线定位单元驱动轴的最高转速来选择驱动电机。当驱动轴的最高转速低于600转/分时通常选用步进电机，否那么要选用沟通伺服电机。但沟通伺服电机的最高转速不要超过3000转/分，否那么影响其寿命。中选用步进电机做驱动轴时，其负载的转动惯量与步进电机的转动惯量比要小于12，中选用伺服电机做驱动轴时，其负载的转动惯量与伺服电机的转动惯量比要小于8，否那么影响其高动态特性。但转动惯量比大于上面的数值时，要加减速机。在不超过驱动电机最高转速限制情况下，要尽量选择大减速比的减速机。为了保证高的动态特性，保证在约定的时间内完成任务，驱动电机的最大出力要比理论计
8、算值至少高出85%。通常所选择的驱动电机的最大出力要比理论计算值至少高出100%，而转动惯量比要小于5。7.确定机器人的构造及各个运动轴根据上面6个方面的信息和数据就可以终极选定机器人的构造形式及每个运动轴的详细型号和长度等，通常我们能从图片库中找出同样构造的照片，这里的照片是指CAD图或者以往用户机器人的照片。还要设计好各个轴间的连接板，不仅要考虑机械方面的装配配合精度，材料的物理强度，连接螺丝杆的拉力等，更要考虑在主要受冲击方向加大加强连接板，必要时增加连接板。主要螺丝杆和螺丝帽要加胶，以防长期振动后变松动。机器人在加速和减速时会产生强大的冲击力，而且通常天天要工作24小时，所以机器人必须
9、被结实地安装在支架上。机器人的支架要有足够的抗冲击力，要有地脚，以保证在长期高速高动态运动冲击下，没有任何晃动。此外在安装时要保证运动轴间的平行度、平面度和垂直度。8.选择末端操纵器手爪系统根据其详细应用情况，其手爪系统可能是气动吸盘，气动夹取手爪，电动夹取手爪，电磁汲取手爪，焊枪，胶枪，专用工具和检测仪器等。在很多场合可以一次抓取多个工件。9.选择控制系统机器人要在一定时间内完成特定的任务，比方每10秒内完成一次搬运工作。在完成抓取，加减速运动，高速运动，开释工件等同时，还要与相关的设备通过通讯或者I/O口实现一些时序上的协调同步。在涂胶应用上，各个运动轴要完成直线和圆弧插补运动。因此其数控系统要按详细应用要求来选定其控制轴数，I/O口数目和软件功能。通常选用数控系统，PLC，工控机加运动控制卡和带轴卡功能及I/O口的驱动电机。10.技术协议每台机器人都有运行速度，重服定位精度和各种特定功能等技术要求，在签合同时务必要签订技术协议，验收内容和验收方式等。