直角坐標(biāo)機(jī)器人概述

直角坐標(biāo)機(jī)器人簡(jiǎn)述
作者：沈陽(yáng)力拓自動(dòng)化控制技術(shù)有限公司 楊樹彬
德國(guó)BAHR公司直角坐標(biāo)機(jī)器人中國(guó)總代理
直角坐標(biāo)機(jī)器人概念：工業(yè)應(yīng)用中，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制的、可重復(fù)編程的、多功能的、多自由度的、運(yùn)動(dòng)自由度間成空間直角關(guān)系、多用途的操作機(jī)。他能夠搬運(yùn)物體、操作工具，以完成各種作業(yè)。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，直角坐標(biāo)機(jī)器人作為機(jī)器人的一種，其含義也在不斷的完善中。
根據(jù)對(duì)于這一概念的分析，我們作如下闡述：
一、直角坐標(biāo)機(jī)器人的特點(diǎn)：
1， 多自由度運(yùn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度之間的空間夾角為直角。
2， 自動(dòng)控制的，可重復(fù)編程，所有的運(yùn)動(dòng)均按程序運(yùn)行。
3， 一般由控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)、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， 可用于惡劣的環(huán)境，可長(zhǎng)期工作，便于操作維修。
二、直角坐標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用：
因末端操作工具的不同，直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動(dòng)化設(shè)備，完成如焊接、搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標(biāo)跟隨、排爆等一系列工作。特別適用于多品種，便批量的柔性化作業(yè)，對(duì)于穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代期著十分重要的作用。
三、直角坐標(biāo)機(jī)器人的分類：
1，按用途分：焊接機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、涂膠（點(diǎn)膠）機(jī)器人、檢測(cè)（監(jiān)測(cè)）機(jī)器人、分揀（分類）機(jī)器人、裝配機(jī)器人、
排爆機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、特種機(jī)器人等。
2，按結(jié)構(gòu)形式分：壁掛（懸臂）機(jī)器人、龍門機(jī)器人、倒掛機(jī)器人等
3，按自由度分：兩坐標(biāo)機(jī)器人、三坐標(biāo)機(jī)器人、四坐標(biāo)機(jī)器人、五坐標(biāo)機(jī)器人、六坐標(biāo)機(jī)器人。
還有其他一些分法，這里就不一一介紹了。
四、直角坐標(biāo)機(jī)器人核心元件——直線定位單元
為了降低直角坐標(biāo)機(jī)器人的成本，縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，增加產(chǎn)品的可靠性、提高產(chǎn)品性能，在歐美的許多國(guó)家都已將直角坐標(biāo)機(jī)器人模塊化，而直線定位單元（系統(tǒng)）則是模塊化的最典型的產(chǎn)品。
一個(gè)完整的定位單元（系統(tǒng)）由幾部分組成
1，定位體型材：作為軌道的安裝支撐部分，該型材不同于一般的框架型材，它要求非常高的直線度，平面度。
2，運(yùn)動(dòng)軌道：安裝在定位體型材上，直接支撐運(yùn)動(dòng)的滑塊。一個(gè)定位體型材（系統(tǒng)）上，可能安裝一根運(yùn)動(dòng)軌道，也可能安裝多根運(yùn)動(dòng)軌道，軌道的特性及數(shù)量直接影響定位單元（系統(tǒng)）的力學(xué)特性。組成定位系統(tǒng)的軌道種類很，通用的有直線滾珠軌道，直線圓柱鋼軌道。
3，運(yùn)動(dòng)滑塊：由負(fù)載安裝板、軸承架、滾輪組（滾珠組）、除塵刷、潤(rùn)滑腔、密封蓋組成。運(yùn)動(dòng)滑塊與軌道通過(guò)滾輪或滾珠藕合在一起。實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向。
4，傳動(dòng)元件：通用的傳動(dòng)元件有同步帶、齒形帶、絲杠/滾珠絲杠、齒條、直線電機(jī)等。
7， 軸承及軸承座：用于安裝傳動(dòng)元件及驅(qū)動(dòng)元。
五、直角坐標(biāo)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)元件——電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
直線定位單元（系統(tǒng)）之所以能夠?qū)崿F(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)定位，是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)決定的。
常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有：
交流/支流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線伺服電機(jī)/直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。每一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。驅(qū)動(dòng)器的作用是將弱電信號(hào)放大，將其加載在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的強(qiáng)電上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)則是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成精確的速度及角位移。
在要求高動(dòng)態(tài)，高速運(yùn)行狀態(tài)、大功率驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合多用交流/支流伺服電機(jī)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)；在要求低動(dòng)態(tài)，低速運(yùn)行狀態(tài)、小功率驅(qū)動(dòng)等場(chǎng)合可用步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)作為驅(qū)動(dòng)；而在在要求極高動(dòng)態(tài)，高速運(yùn)行狀態(tài)、高定位精度等場(chǎng)合才會(huì)用到直線伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。
六，直角坐標(biāo)機(jī)器人的靈魂——控制器
為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的靈活多變的運(yùn)動(dòng)功能、迅速的反應(yīng)處理功能，機(jī)器人必須要有一個(gè)大腦——控制器。
控制器的功能是指令源，它可以根據(jù)編號(hào)的程序時(shí)時(shí)發(fā)出控制指令、時(shí)刻接受反饋信號(hào)、時(shí)刻判斷處理信息。
根據(jù)功能的不同，控制器可以有很多種：
1， 工控機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制卡的組合：運(yùn)動(dòng)控制卡借用計(jì)算機(jī)的資源，利用自身的運(yùn)動(dòng)控制功能實(shí)現(xiàn)控制。
2， 脫機(jī)運(yùn)動(dòng)控制卡：借用計(jì)算機(jī)編好程序，可將程序自我存儲(chǔ)，脫機(jī)運(yùn)行。
3， PLC-借用計(jì)算機(jī)編好程序，可將程序自我存儲(chǔ)，脫機(jī)運(yùn)行。
4， 專用控制器。
七，直角坐標(biāo)機(jī)器人的終端設(shè)備——操作工具
直角坐標(biāo)機(jī)器人的終端設(shè)備應(yīng)用途不同，可以裝配各種各樣的操作工具：
如焊接機(jī)器人的終端操作工具是焊槍：碼垛機(jī)器人終端操作工具是抓手；涂膠（點(diǎn)膠）機(jī)器人終端操作工具是膠槍、檢測(cè)（監(jiān)測(cè)）機(jī)器人終端操作工具是相機(jī)或激光。
有些工作復(fù)雜的工作，單一操作工具不能完成，需要安裝兩個(gè)或以上操作工具才可以。如對(duì)于非固定軌跡運(yùn)動(dòng)物體的抓取除需要機(jī)械抓手外，還需要一個(gè)相機(jī)，時(shí)刻跟蹤計(jì)算物體的空間位置。