作為目前銷量最大的機(jī)器人，直角坐標(biāo)機(jī)器人越來越成為企業(yè)自動化改造的首選。價格低廉，功能強(qiáng)大，工藝成熟是直角坐標(biāo)機(jī)器人的顯著特點(diǎn)，那么到底該如何選擇直角坐標(biāo)機(jī)器人呢？
直角坐標(biāo)機(jī)器人的定義及主要特點(diǎn)
機(jī)器人按ISO8373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、多功能多用處、末端操縱器的位置要在3個或3個以上自由度內(nèi)可編程的產(chǎn)業(yè)自動化設(shè)備。這里自由度就是指可運(yùn)動或轉(zhuǎn)動的軸。直角坐標(biāo)機(jī)器人是以直線運(yùn)動軸為主，各個運(yùn)動軸通常對應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸。在盡大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個直線運(yùn)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(yùn)動單元，驅(qū)動電機(jī)，控制系統(tǒng)和末端操縱器組成。針對不同的應(yīng)用，可以方便快速組合成不同維數(shù)，不同行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人。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，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。
可以說直角坐標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任幾乎所有的產(chǎn)業(yè)自動化任務(wù)。下面是其主要特點(diǎn)：
1.任意組合成各種結(jié)構(gòu)樣式，帶載能力和尺寸的機(jī)器人。
2.采用多根直線運(yùn)動單元級連和齒輪齒條傳動，可以形成幾十米的超大行程機(jī)器人。
3.采用多根直線運(yùn)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(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米。
5.重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm～0.01mm。
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。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的選型
1.使用要求分析
對于選型的職員首先要有物理運(yùn)動學(xué)基礎(chǔ)，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(yàn)，但最主要是把題目和要求等介紹很清楚。對于簡單任務(wù)和有經(jīng)驗(yàn)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，給出具體公道的要求。
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，
一個完整的工作周期是多少秒，可能分解成的子運(yùn)動及對應(yīng)的時間，
運(yùn)動和取抓過程中與其它設(shè)備的同步/握手要求，
各個運(yùn)動軸的有效運(yùn)動長度及答應(yīng)的最大運(yùn)行速度，
機(jī)器人工作四周空間上的限制，
使用環(huán)境有粉末，高溫，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。原則上盡可能選擇龍門式直角坐標(biāo)機(jī)器人，但有時受工作空間限制必須選擇懸臂式。在食品搬運(yùn)和玻璃切割等項(xiàng)目中會產(chǎn)生大量粉末,傷害運(yùn)動軸里面的導(dǎo)軌，此時最好采用懸掛式機(jī)器人。有時根據(jù)負(fù)載及運(yùn)動間隔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(yùn)動位置精度要求，要考慮減速時晃動產(chǎn)生的位置誤差。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(yùn)動軸數(shù)目及各自運(yùn)動行程。
3.規(guī)劃運(yùn)動軌跡及計算運(yùn)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(yùn)動軌跡。盡可能減少運(yùn)動間隔，對工作周期要求嚴(yán)的應(yīng)用要盡可能運(yùn)用多軸同時運(yùn)動來減少運(yùn)動時間和降低運(yùn)動速度。抓取負(fù)載后運(yùn)動速度要低，空載返回原始點(diǎn)時要快。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。根據(jù)上面的原則給出各段運(yùn)動的速度，加速度和減速度。各個運(yùn)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(yùn)行噪音。在運(yùn)動速度分配時要充分考慮各個運(yùn)動過程與其它設(shè)備間的同步協(xié)調(diào)時間，而且規(guī)劃的運(yùn)動時間要比用戶要求的時間短些。
