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　　BAHR座標機器人的設計方法

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　　先進制造 ◇ 系列技術講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國機器人行業(yè)典型討論會

　　座標機器人概念

　　：

　　工業(yè)應用領域中，能實現(xiàn)信息處理的、可多次重復程式設計的、多功能的、多分量的、體育運動分量建成內部空間銳角關系、多功能的操作方式機。他能撿拾物體、操作方式輔助工具，以順利完成各式各樣工作臺。關于機器人的定義隨著科技的不斷發(fā)展，在不斷的完善，座標機器人作為機器人的一種，其含義也在不斷的完善中。

　　座標機器人的特點

　　：

　　1、分量體育運動，每個體育運動分量之間的內部空間直角為銳角；

　　2、信息處理的，可多次重復程式設計，所有的體育運動均按程序代碼；

3、一般由掌控掌控系統(tǒng)、推動力掌控系統(tǒng)、機械掌控系統(tǒng)、操作方式輔助工具等共同組成。

　　4、靈活，多功能，因操作方式輔助工具的相同功能也相同。

　　5、高安全性、高速度、高精度。

　　6、可用于惡劣的自然環(huán)境，可長期組織工作，便于操作方式維修。

　　座標機器人的應用領域

　　：

　　因尾端操作方式輔助工具的相同，座標機器人可以非常方便的用作各式各樣智能化設備，順利完成如沖壓、撿拾、上下料、包裝、裝車、拆垛、檢驗、熔接、分類、換裝、合葉、卡用、修音、（軟仿型）噴漆、目標跟隨、滅火等一系列組織工作。特別適用于多品種、便批量的通用化工作臺，對于穩(wěn)定提高產品質量，提高生產率，改善勞動條件和產品的快速升級換代起著十分重要的作用。

隨著座標機器人的應用領域越來越廣為，座標機器人的設計組織工作日益顯得重要。成功的設計一臺座標機器人牽涉到許多方面的組織工作，主要包括機械結構、動力推動力、轉換器掌控等等。沈陽Mining智能化掌控技術有著多年座標機器人技術應用領域、數控技術和產品研發(fā)經驗，我們依托德國BAHR公司直線功能導航掌控整體性及機械手臂開發(fā)出了粘毛優(yōu)良的系列數控座標機器人，被廣為地應用領域在汽車、電子、電器、檢驗、醫(yī)療、航天、食品等各個方面的生產線上。

　　下面我們就對座標機器人的設計進行兩個概要的闡述。

　　一、機器人設計特點

　　：

　　1、機器人的設計是兩個復雜的組織工作，組織工作效率很大，牽涉的寫作技巧許多，往往須要多人順利完成。

　　2、機器人設計是面向全國客戶的設計，不是死板。設計者須要經常和用戶在一起，不停分析用戶明確要求，尋求解決方案。

3、機器人設計是面向全國加工的設計，再好的設計，如果工廠不能加工出產品，設計也是失敗的，設計者須要掌握大量的加工工藝及加工手段。

　　4、機器人設計是兩個逐步完善的過程。

　　二、機器人設計流程

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　　1、采用明確要求的分析：每兩個機器人都是依照特定的明確要求的產生而設計的，設計的第一步就是要將采用明確要求分析清楚，確認設計時須要考慮的參數，主要包括：

　　機器人的功能定位精度，多次重復功能定位精度；

　　機器人的阻抗大小，阻抗優(yōu)點；

　　機器人體育運動的分量數量，每分量的體育運動返程；

　　機器人的組織工作周期或體育運動速度，以此類推速優(yōu)點；

　　機器人的體育運動軌跡，動作的關聯(lián)；

　　機器人的組織工作自然環(huán)境、加裝方式；

　　機器人的運轉組織無薪、運轉壽命；

　　其他特殊明確要求；

2、 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、外設結構，邊樓結構，依照安裝空

　　間的明確要求選擇相同的結構，五種結構的流體力學優(yōu)點、體育運動優(yōu)點都是不一樣的。后續(xù)的設計必須是基于兩個確認的結構。

　　3、體育運動性能計算：有關該性能的參數有：

　　平均速度：V=S/t 速度曲線四

　　最大速度：Vmax=at

　　加速度/減速度：a=F/m

　　其中：S為體育運動返程

　　t為功能定位體育運動時間

　　F加速時的推動力力

　　M體育運動物體質量和

　　4、流體力學優(yōu)點分析

　　兩個機器人是由許多功能定位單元共同組成的，每根功能導航掌控系統(tǒng)都要分析。須要分析的項目如下：

　　水平推力Fx

　　正壓力Fz

　　側壓力Fy

　　Mx、My、Mz

　　5、機械強度校核：

　　每個功能定位單元，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：阻抗（N）；

　　L：功能定位單元長度（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，梁的自重產生的變形不能忽視，梁的自重按均布載荷計算。

　　以上公式計算的是靜態(tài)形變，實際應用領域中，因為機器人一直處于體育運動狀態(tài)，必須計算加速力產生的形變，形變直接影響機器人的運轉精度。

　　2）扭轉形變計算：

　　當一根梁的一端固定，另一端施加兩個繞軸扭矩后，將產生扭曲變形。實際應用領域中產生該形變的原因一般是阻抗偏心或有繞軸加速旋轉的物體存在。

　　6、推動力元件選擇

　　常用的推動力掌控系統(tǒng)有：交流/支流轉換器電機推動力掌控系統(tǒng)、步進電機推動力掌控系統(tǒng)、直線轉換器電機/直線步進電機推動力掌控系統(tǒng)。

每兩個推動力掌控系統(tǒng)都由電機和推動力器兩部分共同組成。推動力器的作用是將弱電信號放大，將其加載在推動力電機的強電上，驅動電機。電機則是將電信號轉化成精確的速度及角位移。

　　須要計算的項目如下：

　　電機功率：

　　電機扭矩：

　　電機轉速：

　　減速機減速比

　　電機慣量/阻抗慣量的匹配關系

　　其他計算公式及計算方法請與沈陽Mining公司聯(lián)系。

　　7、機械結構設計

　　在順利完成了前面六項組織工作后，兩個座標機器人功能導航掌控系統(tǒng)的雛形就已經在設計者的頭腦中形成了，接下來的組織工作就是將雛形畫成工程圖，以便生產。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。

　　機器人的體育運動軌跡具有不確認性，靈活多變，往往在兩個位置不存在位置干涉，但到下兩個位置就干涉了。

　　8、設備壽命校核

機械結構設計順利完成后，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。

　　機器人的運轉壽命與運轉速度、阻抗大小、結構形式、組織工作自然環(huán)境、組織無薪等有關。

　　如果發(fā)現(xiàn)機器人的運轉壽命太短，須要重新調整設計。

　　具體計算方法請與沈陽Mining公司聯(lián)系。

　　9、掌控掌控系統(tǒng)的選擇

　　沒有掌控掌控系統(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掌控掌控系統(tǒng)的機械結構稱為裸機或機器人功能導航掌控系統(tǒng)（robot positioning system）。

　　依照明確要求的相同，掌控掌控系統(tǒng)的選擇也相同，通常選擇作為掌控掌控系統(tǒng)的產品有：

　　PLC 程序掌控器；

　　工業(yè)體育運動掌控卡（motion card）;

　　數字掌控掌控系統(tǒng)(CNC)

　　專于掌控器

　　10、程序編寫

掌控掌控系統(tǒng)是機器人的大腦，程序是機器人的思想。程序的編寫直接反應設計者的思想、意圖和體育運動需求。

　　編寫程序是兩個復雜的過程，但只要機器人總體設計沒有問題，程序總會編出來的。程式設計序要注意以下問題：對任務的分析要清晰，程式設計層次要分明，邏輯清晰。

　　結束語

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　　機器人的設計是兩個不斷熟悉，逐步完善的過程，須要不斷在實際應用領域中總結提高。內容龐雜，細節(jié)眾多。本文只是做了些簡單的介紹，有興趣朋友可與我們聯(lián)系（lt.sy126），索取詳細的設計資料。

　　( 文章來源：互聯(lián)網 )

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