直角坐標機器人概述

直角坐標機器人簡述
作者：沈陽力拓自動化控制技術有限公司 楊樹彬
德國BAHR公司直角坐標機器人中國總代理
直角坐標機器人概念：工業應用中，能夠實現自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、運動自由度間成空間直角關系、多用途的操作機。他能夠搬運物體、操作工具，以完成各種作業。關于機器人的定義隨著科技的不斷發展，在不斷的完善，直角坐標機器人作為機器人的一種，其含義也在不斷的完善中。
根據對于這一概念的分析，我們作如下闡述：
一、直角坐標機器人的特點：
1， 多自由度運動，每個運動自由度之間的空間夾角為直角。
2， 自動控制的，可重復編程，所有的運動均按程序運行。
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， 可用于惡劣的環境，可長期工作，便于操作維修。
二、直角坐標機器人的應用：
因末端操作工具的不同，直角坐標機器人可以非常方便的用作各種自動化設備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標跟隨、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，對于穩定，提高產品質量，提高勞動生產率，改善勞動條件和產品的快速更新換代期著十分重要的作用。
三、直角坐標機器人的分類：
1，按用途分：焊接機器人、碼垛機器人、涂膠（點膠）機器人、檢測（監測）機器人、分揀（分類）機器人、裝配機器人、
排爆機器人、醫療機器人、特種機器人等。
2，按結構形式分：壁掛（懸臂）機器人、龍門機器人、倒掛機器人等
3，按自由度分：兩坐標機器人、三坐標機器人、四坐標機器人、五坐標機器人、六坐標機器人。
還有其他一些分法，這里就不一一介紹了。
四、直角坐標機器人核心元件——直線定位單元
為了降低直角坐標機器人的成本，縮短產品的研發周期，增加產品的可靠性、提高產品性能，在歐美的許多國家都已將直角坐標機器人模塊化，而直線定位單元（系統）則是模塊化的最典型的產品。
一個完整的定位單元（系統）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，運動軌道：安裝在定位體型材上，直接支撐運動的滑塊。一個定位體型材（系統）上，可能安裝一根運動軌道，也可能安裝多根運動軌道，軌道的特性及數量直接影響定位單元（系統）的力學特性。組成定位系統的軌道種類很，通用的有直線滾珠軌道，直線圓柱鋼軌道。
3，運動滑塊：由負載安裝板、軸承架、滾輪組（滾珠組）、除塵刷、潤滑腔、密封蓋組成。運動滑塊與軌道通過滾輪或滾珠藕合在一起。實現運動的導向。
4，傳動元件：通用的傳動元件有同步帶、齒形帶、絲杠/滾珠絲杠、齒條、直線電機等。
7， 軸承及軸承座：用于安裝傳動元件及驅動元。
五、直角坐標機器人驅動元件——電機驅動系統
直線定位單元（系統）之所以能夠實現精確的運動定位，是由電機驅動系統決定的。
常用的驅動系統有：
交流/支流伺服電機驅動系統、步進電機驅動系統、直線伺服電機/直線步進電機驅動系統。每一個驅動系統都由電機和驅動器兩部分組成。驅動器的作用是將弱電信號放大，將其加載在驅動電機的強電上，驅動電機。電機則是將電信號轉化成精確的速度及角位移。
在要求高動態，高速運行狀態、大功率驅動等場合多用交流/支流伺服電機系統作為驅動；在要求低動態，低速運行狀態、小功率驅動等場合可用步進電機系統作為驅動；而在在要求極高動態，高速運行狀態、高定位精度等場合才會用到直線伺服系統驅動。
六，直角坐標機器人的靈魂——控制器
為實現機器人的靈活多變的運動功能、迅速的反應處理功能，機器人必須要有一個大腦——控制器。
控制器的功能是指令源，它可以根據編號的程序時時發出控制指令、時刻接受反饋信號、時刻判斷處理信息。
根據功能的不同，控制器可以有很多種：
1， 工控機與運動控制卡的組合：運動控制卡借用計算機的資源，利用自身的運動控制功能實現控制。
2， 脫機運動控制卡：借用計算機編好程序，可將程序自我存儲，脫機運行。
3， PLC-借用計算機編好程序，可將程序自我存儲，脫機運行。
4， 專用控制器。
七，直角坐標機器人的終端設備——操作工具
直角坐標機器人的終端設備應用途不同，可以裝配各種各樣的操作工具：
如焊接機器人的終端操作工具是焊槍：碼垛機器人終端操作工具是抓手；涂膠（點膠）機器人終端操作工具是膠槍、檢測（監測）機器人終端操作工具是相機或激光。
有些工作復雜的工作，單一操作工具不能完成，需要安裝兩個或以上操作工具才可以。如對于非固定軌跡運動物體的抓取除需要機械抓手外，還需要一個相機，時刻跟蹤計算物體的空間位置。