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主要以直线运动轴为主，这些运动轴通常对应直角坐标系中的X轴、Y轴和Z轴。一般来说，X轴和Y轴是水平面内的运动轴，而Z軸則是上下運動軸。在某些應用情況下，Z軸上會帶有一個旋轉軸，或帶有一個摆動軸和一個旋轉軸。在絕大多數情況下，直角坐标机器人的每个直线运动轨迹之间的夹角为90度。这种类型的人造智能体不仅经济实惠，而且编程简单易维护，还能方便组合成各种样式结构，使其带载能力从10公斤到几吨，不同大小行程，从几十厘米到几十米，加速度可达每秒4米/秒，每秒最高运行速度可达到8米，同时重复定位精度可以达到0.05毫米甚至更高。

二、任务描述

在一些大型精密机械和电气设备生产过程中，对于需要经常传送但又要防止生锈的情况下的工件来说，油浸处理就非常必要。本项目中需要搬运350公斤总重量及对应抓取手爪的大型工件，其水平移动距离为4米，上下移动行程为2米，以1米/秒速度运行。采用龙门式机器人进行搬运显得尤为必要。这项工程属于浸油输送线的一部分，用机械手进行浸油工作，其中包括自动上料、机械手搬运浸油、吹气淋油等步骤。为了避免工件间以及工件与操作台与输送道间发生碰撞，我们将工件放置于浸油筐中来实现，即保证了工件质量，又达到了防锈目的。

三、选型理论分析

针对该任务要求及现场空间位置限制，我们首先选择二维XZ直角坐标机器人，然后进行运动节拍和速度分析。此后我们计算出单独运动时产生最大冲击力，以及当两个方向同时减速时产生冲击力的最大值。当考虑XYZ三个方向上的最大冲击力Fx,Fy,Fz及扭曲力矩Mx,My,Mz时，我们还需考虑等效负载中心点位置，以及减速时产生冲击力的影响。

四、电机与驱动系统选型：

由于本次任务要求高速加减速并且具有较大的负载，因此我们的驱动电机必须具备足够大的输出功率。我们选择德国Neugart公司提供的一套精密行星减速机构配搭德国伺服电机会确保所需性能。此外，由于工作环境可能会有振动问题，所以我们也特别注意了连接螺丝杆及其胶圈，以确保长期稳定的运行性能。

五结论：

通过使用ROBOWORKER公司提供的这类高性能龙门式搬运机器人的技术解决方案，本次产品生产不仅提高了生产效率，也提升了产品质量，同时极大地节约了劳动力成本。本项目投入后的半年时间里即收回投资，并预计至少能持续运行十年之久。这段经验对于未来的更大负荷、大行程、高动态需求下的龙门式搬运系统开发奠定了坚实基础，为沈阳莱茵机械有限公司2007年的国内最大负荷级别安装设立前景良好。而目前正在开发两台500公斤有效行程4＊2＊1米的大上料零部件分拣機，这些发展趋势表明随着全自动化工业规模扩张，这类高性能直接座標機械臂将迎来更加广阔市场需求空间！