直角坐標機器人

直角坐標機器人

直角坐標機器人 (cartesian robot )是指能夠實現自動控制的、可重複編程的、多自由度的、運動自由度建成空間直角關係的、多用途的操作機。又稱大型的直角坐標機器人,也稱桁架機器人或龍門式機器人,其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運動來進行的。

概念

直角坐標機器人是以XYZ直角坐標系統為基本數學模型,以伺服電機、步進電機為驅動的單軸機械臂為基本工作單元,以滾珠絲桿、同步皮帶、齒輪齒條為常用的傳動方式所架構起來的機器人系統,可以完成在XYZ三維坐標系中任意一點的到達和遵循可控的運動軌跡。

直角坐標機器人採用運動控制系統實現對其的驅動及編程控制,直線、曲線等運動軌跡的生成為多點插補方式,操作及編程方式為引導示教編程方式或坐標定位方式。

主要特點

1、自由度運動,每個運動自由度之間的空間夾角為直角;

2、自動控制的,可重複編程,所有的運動均按程式運行;

3、一般由控制系統、驅動系統、機械系統、操作工具等組成。

4、靈活,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、可用於惡劣的環境,可長期工作,便於操作維修。

設計方法

1、使用要求的分析:每一個機器人都是根據特定的要求的產生而設計的,設計的第一步就是要將使用要求分析清楚,確定設計時需要考慮的參數,包括:機器人的定位精度,重複定位精度;機器人的負載大小,負載特性;機器人運動的自由度數量,每自由度的運動行程;機器人的工作周期或運動速度,加減速特性;機器人的運動軌跡,動作的關聯;機器人的工作環境、安裝方式;機器人的運行工作制、運行壽命;其他特殊要求。

2、 本機械模型初建:機器人從機械結構分大體可分為龍門結構、壁掛結構,垂掛結構,根據安裝空間的要求選擇不同的結構,每種結構的力學特性、運動特性都是不一樣的。後續的設計必須是基於一個確定的結構。

3、運動性能計算:

有關該性能的參數有:

平均速度:V=S/t ;

最大速度V=at,a=F/M;

其中:S為運動行程;t為定位運動時間;F加速時的驅動力;M運動物體質量。

4、力學特性分析

一個機器人是由許多定位單元組成的,每根定位系統都要分析。需要分析的項目如下:水平推力F;正壓力F;側壓力F;機械強度校核:每個定位單元,每個梁都要進行校核,尤其雙端支撐梁和懸臂樑。

套用

直角坐標機器人 直角坐標機器人

作為一種成本低廉、系統結構簡單的自動化機器人系統解決方案,直角坐標機 器可以被套用於點膠、滴塑、噴塗、碼垛、分揀、包裝、焊接、金屬加工、搬運、上下料、裝配、印刷等常見的工業生產領域,在替代人工,提高生產效率,穩定產品質量等方面都具備顯著的套用價值。

針對不同的套用場合,對直角坐標機器人有不同的設計要求,比如根據對精度、速度的要求選擇不同的傳動方式,根據特定的工藝要求為末端工作頭選擇不同的夾持設備(夾具、爪手、安裝架等),以及對於示教編程,坐標定位、視覺識別等工作模式的設計選擇等,從而使之能滿足於不同領域、不同工況的套用要求。

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