直角坐标机器人是指在工业应用中,能够实现自动控制的、可重复编程的、运动自由度仅包含三维空间正交平移的自动化设备。
 
其组成部分包含直线运动轴、运动轴的驱动系统、控制系统、终端设备。可在多领域进行应用,有超大行程、组合能力强等优点。
 直角坐标机器人
直角坐标机器人的结构组成:
 
一、直线运动轴
 
也叫直线运动单元,它就是一个独立的运动轴,主要由支撑载体的铝型材或钢型材和被安装在型材内部的直线导轨、运动滑块以及作为带动滑块做高速运动的同步带组成。
其核心元件为——直线定位单元一个完整的定位单元(系统)由几部分组成:
1、定位体型材:
作为轨道的安装支撑部分,该型材不同于一般的框架型材,它要求非常高的直线度,平面度。
2、运动轨道:
安装在定位体型材上,直接支撑运动的滑块。一个定位体型材(系统)上,可能安装一根运动轨道,也可能安装多根运动轨道,轨道的特性及数量直接影响定位单元(系统)的力学特性。组成定位系统的轨道种类很,通用的有直线滚珠轨道,直线圆柱钢轨道。
3、运动滑块:
由负载安装板、轴承架、滚轮组(滚珠组)、除尘刷、润滑腔、密封盖组成。运动滑块与轨道通过滚轮或滚珠藕合在一起。实现运动的导向。
4、传动元件:
通用的传动元件有同步带、齿形带、丝杠/滚珠丝杠、齿条、直线电机等。
5、轴承及轴承座:
用于安装传动元件及驱动元。
二、驱动系统
直线运动轴之所以能够实现精确的运动定位,是由电机驱动系统决定的。
常用的驱动系统有:
交流/支流伺服电机驱动系统、步进电机驱动系统、直线伺服电机/直线步进电机驱动系统。每一个驱动系统都由电机和驱动器两部分组成。驱动器的作用是将弱电信号放大,将其加载在驱动电机的强电上,驱动电机。电机则是将电信号转化成精确的速度及角位移。
在要求高动态,高速运行状态、大功率驱动等场合多用交流/支流伺服电机系统作为驱动;在要求低动态,低速运行状态、小功率驱动等场合可用步进电机系统作为驱动;而在在要求极高动态,高速运行状态、高定位精度等场合才会用到直线伺服系统驱动。
注意,直角坐标机器人的传动主要是通过驱动电机的转动带动同步带运动,同步带带动直线导轨上的滑块运动。当驱动轴的最高转速低于600r/min时通常选用步进电机,否则选用交流伺服电机。
直角坐标机器人
三、控制系统
机器人要在一定时间内完成特定的任务,比如每10s内完成一次搬运工作。在完成抓取,加速运动,高速运动,减速运动,释放工件等同时,还要与相关的设备通过通讯或I/O口实现一些时序上的协调同步。另外在涂胶应用上,各个运动轴要完成直线和圆弧插补运动。因此其数控系统要按具体应用要求来选定其控制轴数、I/O口数量和软件功能。通常选用数控系统,PLC,工控机加运动控制卡和带轴卡功能及I/O口的驱动电机来做控制系统。
根据功能的不同,控制器可以有很多种:
1、工控机与运动控制卡的组合:运动控制卡借用计算机的资源,利用自身的运动控制功能实现控制。
2、脱机运动控制卡:借用计算机编好程序,可将程序自我存储,脱机运行。
3、PLC-借用计算机编好程序,可将程序自我存储,脱机运行。
4、专用控制器。
四、终端设备
直角坐标机器人的终端设备应用途不同,可以装配各种各样的操作工具:
如焊接机器人的终端操作工具是焊枪:码垛机器人终端操作工具是抓手;涂胶(点胶)机器人终端操作工具是胶枪、检测(监测)机器人终端操作工具是相机或激光。
有些工作复杂的工作,单一操作工具不能完成,需要安装两个或以上操作工具才可以。如对于非固定轨迹运动物体的抓取除需要机械抓手外,还需要一个相机,时刻跟踪计算物体的空间位置。

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