一、直角坐标机器人介绍

机器人按照ISO 8373的定义是：位置可以固定或移动，能够实现自动控制，可重复编程，多功能多用途，并且末端操作器的位置要在三个以上自由度内可编程的工业自动化设备。这里所说的自由度指的是可运动或转动的轴。在各行各业中广泛应用的直角坐标机器人，其主要特点是以直线运动轴为主，每个运动轴通常对应于直角坐标系中的X轴、Y轴和Z轴，其中X轴和Y轴通常表示水平面内的运动，而Z轾则表示上下运动。有些应用中，Z轾还会带有一个旋转軸或者是一个摆动軸和一个旋转軸。在绝大多数情况下，直角坐标机器人的每个直线运动軸间的夹角都是正交。这种类型的机器人不仅经济实惠，而且编程简单易维护，而且可以方便地组合成各种样式结构，以适应不同的工作需求，其载重能力从10公斤到几吨不等，有时甚至达到几十吨；其最大行程可达几十米，最快速运行速度可达每秒8米，加速度最高可达每秒4米，同时拥有0.05毫米至0.01毫米之间的重复定位精度。

二、任务描述

在某些大型精密机械与高科技产品制造过程中，对于需要经常进行传送但又需防止生锈的问题来说，将工件浸入油液处理显得尤为必要。本项目要求搬运并浸油处理350公斤总重量及对应抓取手爪的一系列物品，这其中包括水平移动距离约4米，上下移动行程约2米，以及运行速度约1米/秒。此类任务之所以选择采用龙门式搬运机器人的原因，是因为该种设计能够有效减少材料之间以及材料与工作台间可能产生的地震作用，从而保证了工件质量，同时也确保了符合工艺要求。

三、选型理论分析

为了完成这项任务，我们首先选择了一种二维XZ直角坐标系统，然后进行了详细计算以确定最佳运行节拍与速度。此外，还考虑到了单独或同时两根机构减速时可能产生的大冲击力及扭曲力矩。通过这些计算，我们确定了最合适用于此次任务的大型负载、高效率龙门式搬运机器人的设计方案。

四、电源系统选型：

由于本次任务涉及高速加减速，并且需要24小时连续工作，因此我们必须确保所选用的驱动电源具备足够稳定的输出功率来支持整个系统。在实际操作过程中，我们发现德国Neugart公司生产的小巧却强大的精密行星减速装置结合德国产伺服电机会提供足够安全裕量给我们的应用环境。这款数控系统（恩格哈D22）具有高度稳定性和良好的扩展性，使得我们能轻松执行G代码G01和G04等基本指令。

五、结论

通过采用ROBOWORKER公司研发的大型负载龙门式搬运机械臂，不仅提高了生产效率，也极大地提升了产品质量。此外，这样的解决方案对于企业来说无疑是一笔巨大的投资回报，因为它几乎在短时间内就能收回成本。而且，由于其设计之优越，该机械臂预计至少能够持续十年以上正常使用寿命，无需频繁更换零部件或修理。这一成果为沈阳莱茵智能技术有限公司2007年的工程项目奠定基础，为未来的更大负荷、大步长、高动态性能要求更加严格的情况下的工业自动化提供前瞻性的案例研究。目前，本公司正在开发更多500公斤级别的大容量上料机械至，以满足日益增长的人类需求对于全自动化生产力的追求。随着全球产业向智能化迈进，这类高性能直接导向市场需求将不断扩展，为相关行业注入新的活力！