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  直角坐標機器人概念：工業(yè)應用中，能夠?qū)崿F(xiàn)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(yè)。
    關于機器人的定義隨著科技的不斷發(fā)展，在不斷的完善，直角坐標機器人作為機器人的一種，其含義也在不斷的完善中。
    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(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、機械系統(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，可長期工作，便于操作維修。
    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(yè)，對于穩(wěn)定，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代期著十分重要的作用。
    了解了直角坐標機器人的特點及應用后，我們會想到一個問題：如何設計直角坐標機器人呢？本文以力拓公司多年的設計經(jīng)驗和成功案例文為基礎做一闡述：
一、機器人設計特點：
    1，機器人的設計是一個復雜的工作，工作量很大，涉及的知識面很多，往往需要多人完成。
    2，機器人設計是面向客戶的設計，不是閉門造車。設計者需要經(jīng)常和用戶在一起，不停分析用戶要求，尋求解決方案。
    3，機器人設計是面向加工的設計，再好的設計，如果工廠不能加工出產(chǎn)品，設計也是失敗的，設計者需要掌握大量的加工工藝及加工手段。
    4，機器人設計是一個不斷完善的過程。
二：機器人設計流程：
    1、使用要求的分析：每一個機器人都是根據(jù)特定的要求而設計的，設計的第一步就是要將使用要求分析清楚，
    設計時需要確定的參數(shù)有：
    機器人的定位精度，重復定位精度；
    機器人的負載大小，負載特性；
    機器人運動的自由度數(shù)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(lián)；
    機器人的工作環(huán)境、安裝方式；
    機器人的運行工作制、運行壽命。
    特殊要求。
    2、基本機械模型初建：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(jù)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。后續(xù)的設計必須是基于一個確定的結構。
    運動性能計算：有關該性能的參數(shù)有：
    平均速度：V=S/t        
    最大速度：Vmax=at
    加速度/減速度：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(qū)動力
    M運動物體質(zhì)量和
    3、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(tǒng)都要分析。需要分析的項目如下：
    水平推力Fx
    正壓力Fz
    側壓力Fy
    Mx、My、Mz

    4、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梁。
    1）撓度變形計算
    F：負載（N）；L：定位單元長度（mm）；E：材料彈性模量；I：材料截面慣性矩（mm4）；f：撓度形變（mm）
    注意：在計算撓度形變時，梁的自重產(chǎn)生的不能忽視，梁的自重按均布載荷計算。
    以上公式計算的是靜態(tài)形變，實際應用中，因為機器人一直處于運動狀態(tài)，必須計算加速力產(chǎn)生的形變。
     形變直接影響機器人的運行精度。
    2）扭轉形變計算
    當一根梁的一端固定，另一端施加一個繞軸扭矩后，將產(chǎn)生扭曲形變。實際應用中產(chǎn)生該形變的原因一般是負載偏心或有繞軸加速旋轉的物體存在。
    6、驅(qū)動元件選擇
 常用的驅(qū)動系統(tǒng)有：
    交流/支流伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)、步進電機驅(qū)動系統(tǒng)、直線伺服電機/直線步進電機驅(qū)動系統(tǒng)。每一個驅(qū)動系統(tǒng)都由電機和驅(qū)動器兩部分組成。驅(qū)動器的作用是將弱電信號放大，將其加載在驅(qū)動電機的強電上，驅(qū)動電機。電機則是將電信號轉化成精確的速度及角位移。
需要計算的項目如下：
    電機功率：
    電機扭矩：
    電機轉速：
    減速機減速比
    電機慣量/負載慣量的匹配關系
    其他驅(qū)動形式計算公式及計算方法請與力拓公司聯(lián)系。
    7、機械結構設計
    在完成了前面六項工作后，一個直角坐標機器人定位系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設計者的腦中產(chǎn)生了，接下來的工作就是將雛形畫成工程圖，以便生產(chǎn)。因機器人運動的特點，我們建議用戶用三維軟件設計，以便檢查是否存在位置干涉。
    機器人的運動軌跡具有不確定性，靈活多變，往往在一個位置不存在位置干涉，但到下一個位置就干涉了。
    8、設備壽命校核
    機械結構設計完成后，要對整臺設備進行壽命計算，核心元件的壽命到要計算，如機器人軌道的壽命，減速機的壽命，伺服電機的壽命等。
    機器人的運行壽命與運行速度、負載大小、結構形式、工作環(huán)境、工作制等有關。
    如果發(fā)現(xiàn)機器人的運行壽命太短，需要重新調(diào)整設計。
    具體計算方法請與沈陽力拓公司聯(lián)系。
    9，控制系統(tǒng)的選擇
    沒有控制系統(tǒng)的機器人就象人沒有大腦一樣，不能執(zhí)行任何動作。所以我們通常將沒有配備控制系統(tǒng)的機械結構稱為裸機或機器人定位系統(tǒng)。
    根據(jù)要求的不同，控制系統(tǒng)的選擇也不同，通常選擇作為控制系統(tǒng)的產(chǎn)品有：
    大型PLC 程序控制器；
    工業(yè)運動控制卡;
    數(shù)字控制系統(tǒng)
    專用控制器
    10、程序編寫
    控制器是機器人的大腦，程序是機器人的思想，靈魂。程序的編寫直接反應設計者的思想，意圖。
    編寫程序是一個復雜的過程，但只要機器人總體設計沒有問題，程序總會編出來的。
    編程序要注意的問題：
    對任務的分析要清晰，編成層次要分明，邏輯清晰。
結束語：
    機器人的設計內(nèi)容龐雜，細節(jié)眾多，需要不斷熟悉，不斷完善，在實際應用中總結提高。本文只是做了些簡單的介紹，有興趣朋友可與我們聯(lián)系，索取詳細的設計資料。
    力拓公司是一個以直角坐標機器人設計為核心任務公司，每天面對的都是設計的工作，感謝眾多的用戶給了我們各種各樣的機會，也為我們培養(yǎng)了各類設計人員，力拓公司才得以壯大。我們愿將我們的知識與您共享，為推進我國的機器人事業(yè)出一點力。