直角坐标机人器概念.doc

直角坐标机器人概念： 　　工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度建成空间直角关系、多用途的操作机。他能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种，其含义也在不断的完善中。 典型直角坐标机器人图一 　　直角坐标机器人的特点： 　　1、自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角； 　　2、自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行； 　　3、一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。 　　4、灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。 　　5、高可靠性、高速度、高精度。 　　6、可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。 　　直角坐标机器人的应用： 　　因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种、便批量的柔性化作业，对于稳定提高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 直角坐标机器人的应用图二 　　随着直角坐标机器人的应用越来越广泛，直角坐标机器人的设计工作日益显得重要。成功的设计一台直角坐标机器人涉及到很多方面的工作，包括机械结构、动力驱动、伺服控制等等。沈阳力拓自动化控制技术有限公司有着多年直角坐标机器人技术应用、数控技术和产品研发经验，我们依托德国BAHR公司直线定位系统性及机械手臂开发出了价比优良的系列数控直角坐标机器人，被广泛地应用在汽车、电子、电器、检测、医疗、航天、食品等各个领域的生产线上。 　　下面我们就对直角坐标机器人的设计进行一个简要的阐述。 　　一、机器人设计特点： 　　1、机器人的设计是一个复杂的工作，工作量很大，涉及的知识面很多，往往需要多人完成。 　　2、机器人设计是面向客户的设计，不是闭门造车。设计者需要经常和用户在一起，不停分析用户要求，寻求解决方案。 　　3、机器人设计是面向加工的设计，再好的设计，如果工厂不能加工出产品，设计也是失败的，设计者需要掌握大量的加工工艺及加工手段。 　　4、机器人设计是一个不断完善的过程。 　　二、机器人设计流程： 　　1、使用要求的分析：每一个机器人都是根据特定的要求的产生而设计的，设计的第一步就是要将使用要求分析清楚，确定设计时需要考虑的参数，包括： 　　机器人的定位精度，重复定位精度； 　　机器人的负载大小，负载特性； 　　机器人运动的自由度数量，每自由度的运动行程； 　　机器人的工作周期或运动速度，加减速特性； 　　机器人的运动轨迹，动作的关联； 　　机器人的工作环境、安装方式； 　　机器人的运行工作制、运行寿命； 　　其他特殊要求； 　　2、? 本机械模型初建：机器人从机械结构分大体可分为龙门结构、壁挂结构，垂挂结构，根据安装空 　　间的要求选择不同的结构，每种结构的力学特性、运动特性都是不一样的。后续的设计必须是基于一个确定的结构。 机器人的基本结构图三 　　3、运动性能计算：有关该性能的参数有： 　　速度曲线四　　平均速度：V=S/t　　最大速度：Vmax=at　　加速度/减速度：a=F/m　　其中：S为运动行程　　t为定位运动时间　　F加速时的驱动力　　M运动物体质量和 　　4、力学特性分析 　　一个机器人是由许多定位单元组成的，每根定位系统都要分析。需要分析的项目如下： 力学分析图五 　　水平推力Fx????????? 正压力Fz 　　侧压力Fy 　　Mx、My、Mz 　　5、机械强度校核： 　　每个定位单元，每个梁都要进行校核，尤其双端支撑梁和悬臂梁。 　　1）? 挠度变形计算 挠度变形图六 　　F：负载（N）；　　L：定位单元长度（mm）；　　E：材料弹性模量；　　I：材料截面惯性矩(mm4)；　　f：挠度形变（mm） 　　注意：在计算挠度形变时，梁的自重产生的变形不能忽视，梁的自重按均布载荷计算。 　　??? 以上公式计算的是静态形变，实际应用中，因为机器人一直处于运动状态，必须计算加速力产生的形变，形变直接影响机器人的运行精度。 　　2）扭转形变计算： 　　当一根梁的一端固定，另一端施加一个绕轴扭矩后，将产生扭曲变形。实际应用中产生该形变的原因一般是负载偏心或有绕轴加速旋转的物体存在。 扭转力矩分析图七、八 　　6、驱动元件选择 　　常用的驱动系统有：交流/支流伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直线伺服电机/直线步进电机驱动系统。 　　每一个驱动系统都由电机和驱动器两部分组成。驱动器的作用是将弱电信号放大，将其加载在驱动电机的强电上，驱动电机。电机则是将