ICP DAS USA I-8431-G

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直角坐标机器人的应用图二

　　随着直角坐标机器人的应用越来越广泛，直角坐标机器人的设计工作日益显得重要。成功的设计一台直角坐标机器人涉及到很多方面的工作，包括机械结构、动力驱动、伺服控制等等。沈阳力拓自动化控制技术有限公司有着多年直角坐标机器人技术应用、数控技术和产品研发经验，我们依托德国BAHR公司直线定位系统性及机械手臂开发出了价比优良的系列数控直角坐标机器人，被广泛地应用在汽车、电子、电器、检测、医疗、航天、食品等各个领域的生产线上。

　　下面我们就对直角坐标机器人的设计进行一个简要的阐述。

　　一、机器人设计特点：

　　1、机器人的设计是一个复杂的工作，工作量很大，涉及的知识面很多，往往需要多人完成。

　　2、机器人设计是面向客户的设计，不是闭门造车。设计者需要经常和用户在一起，不停分析用户要求，寻求解决方案。

　　3、机器人设计是面向加工的设计，再好的设计，如果工厂不能加工出产品，设计也是失败的，设计者需要掌握大量的加工工艺及加工手段。

　　4、机器人设计是一个不断完善的过程。

　　二、机器人设计流程：

　　1、使用要求的分析：每一个机器人都是根据特定的要求的产生而设计的，设计的第一步就是要将使用要求分析清楚，确定设计时需要考虑的参数，包括：

　　机器人的定位精度，重复定位精度；

　　机器人的负载大小，负载特性；

　　机器人运动的自由度数量，每自由度的运动行程；

　　机器人的工作周期或运动速度，加减速特性；

　　机器人的运动轨迹，动作的关联；

　　机器人的工作环境、安装方式；

　　机器人的运行工作制、运行寿命；

　　其他特殊要求；

　　2、  本机械模型初建：机器人从机械结构分大体可分为龙门结构、壁挂结构，垂挂结构，根据安装空

　　间的要求选择不同的结构，每种结构的力学特性、运动特性都是不一样的。后续的设计是基于一个确定的结构。

机器人的基本结构图三

　　3、运动性能计算：有关该性能的参数有：

　　速度曲线四

　　平均速度：V=S/t

　　大速度：Vmax=at

　　加速度/减速度：a=F/m

　　其中：S为运动行程

　　t为定位运动时间

　　F加速时的驱动力

　　M运动物体质量和

　　4、力学特性分析

　　一个机器人是由许多定位单元组成的，每根定位系统都要分析。需要分析的项目如下：

力学分析图五

　　水平推力Fx          正压力Fz

　　侧压力Fy

　　Mx、My、Mz

　　5、机械强度校核：

　　每个定位单元，每个梁都要进行校核，尤其双端支撑梁和悬臂梁。

　　1）  挠度变形计算

挠度变形图六

　　F：负载（N）；

　　L：定位单元长度（mm）；

　　E：材料弹性模量；

　　I：材料截面惯性矩(mm4)；

　　f：挠度形变（mm）

　　注意：在计算挠度形变时，梁的自重产生的变形不能忽视，梁的自重按均布载荷计算。

　　    以上公式计算的是静态形变，实际应用中，因为机器人一直处于运动状态，计算加速力产生的形变，形变直接影响机器人的运行精度。

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