各種機(jī)器人的特點(diǎn)及應(yīng)用簡(jiǎn)介

        在手爪末端可以配力傳感器，來(lái)加工異形表面（如銑削，磨和拋）。一個(gè)機(jī)器人也可以與雙工作臺(tái)及各種的雙旋轉(zhuǎn)軸協(xié)調(diào)同步運(yùn)動(dòng)。也可以是兩個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)同步工作，如一臺(tái)機(jī)器人抓取工件，而令一臺(tái)機(jī)器人對(duì)該工件進(jìn)行加工，兩臺(tái)機(jī)器人同步協(xié)調(diào)完成特定的加工軌跡。 
        其它廠家的關(guān)節(jié)機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車焊接和裝配等任務(wù)中。關(guān)節(jié)型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是可以從不同角度不同方位來(lái)工作，速度快，工作效率高。但主要缺點(diǎn)是工作半徑小，負(fù)載小，價(jià)格高，應(yīng)用難度大和維護(hù)費(fèi)用高。
        作為關(guān)節(jié)機(jī)器人的簡(jiǎn)化型機(jī)器人SCARA就是兩個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)上下運(yùn)動(dòng)軸，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，適合工作空間小，負(fù)載小、高速搬運(yùn)。但它的價(jià)位高于直角坐標(biāo)機(jī)器人，應(yīng)用行業(yè)和數(shù)量非常小。
        特種機(jī)器人
        移動(dòng)機(jī)器人就是能自主移動(dòng)或上下樓梯的電動(dòng)車，主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)貨物的自主運(yùn)輸和排險(xiǎn)作業(yè)，或進(jìn)入有污染和放射的環(huán)境內(nèi)取樣及監(jiān)視等。還有一些移動(dòng)機(jī)器人就是仿造一些動(dòng)物，用腿和爪行走路的行走機(jī)器人，如美國(guó)的軍用狗，還處于適用階段。水下機(jī)器人與潛艇能自主潛入水下完成對(duì)海上鉆井平臺(tái)的水下建筑、發(fā)電站的水下閘門、海底打撈等工程的錄像和監(jiān)控。潔凈式機(jī)器人主要是穿上防護(hù)衣的關(guān)節(jié)型機(jī)器人，使其自身有良好的密封性，不把灰塵帶入工作現(xiàn)場(chǎng)，自身也不會(huì)產(chǎn)生灰塵，他們主要應(yīng)用于電子器件，食品和藥品等生產(chǎn)中。國(guó)際對(duì)潔凈機(jī)器人的潔凈度有明確的定義。軍用機(jī)器人主要是小型移動(dòng)車，遙控飛機(jī)或電子狗等，他們完成危險(xiǎn)場(chǎng)所的一些作業(yè)，如排雷，布雷，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，射擊摧毀特定目標(biāo)等。盡管目前服務(wù)機(jī)器人主要是玩具式的自治電動(dòng)車，在其上面裝有視覺(jué)和超聲等裝置使其可以在家里無(wú)碰撞移動(dòng)，對(duì)不同位置進(jìn)行照像，用來(lái)防盜，檢測(cè)煤汽泄露，無(wú)線發(fā)送信息和接收指令，運(yùn)輸物品等等。但未來(lái)服務(wù)機(jī)器人的功能會(huì)不斷增強(qiáng)，不斷深入到人們?nèi)债a(chǎn)生活的各個(gè)方面。還有手術(shù)機(jī)器人，航天機(jī)器人，擠牛奶機(jī)器人和核電站專用機(jī)器人等專用機(jī)器人。

    直角坐標(biāo)機(jī)器人
    作為在各行各業(yè)中最廣泛應(yīng)用的直角坐標(biāo)機(jī)器人，它主要是以直線運(yùn)動(dòng)軸為主，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸通常對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的X軸，Y軸和Z軸，一般X軸和Y軸是水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)軸，Z軸是上下運(yùn)動(dòng)軸。在一些應(yīng)用中Z軸上帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，或帶有一個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角。
    直角坐標(biāo)機(jī)器人的組成
    一個(gè)典型的直角坐標(biāo)機(jī)器人，它由X軸,Y軸,Z軸及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。此外一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)還需要控制系統(tǒng)和手抓，下面分別予以介紹：

    直線運(yùn)動(dòng)軸: 也叫直線運(yùn)動(dòng)單元，它就是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)軸，主要由支撐載體的鋁型 材或鋼型材和被安裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、運(yùn)動(dòng)滑塊以及作為帶動(dòng)滑塊做高速運(yùn)動(dòng)的同步帶組成。 
    運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
直角坐標(biāo)機(jī)器人的傳動(dòng)主要是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步帶運(yùn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時(shí)通常選用步進(jìn)電機(jī)，否則選用交流伺服電機(jī)。
    直角坐標(biāo)機(jī)器人的控制系統(tǒng)
    機(jī)器人要在一定時(shí)間內(nèi)完成特定的任務(wù)，比如每10秒內(nèi)完成一次搬運(yùn)工作。在完成抓取，加速運(yùn)動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)，減速運(yùn)動(dòng)，釋放工件等同時(shí)，還要與相關(guān)的設(shè)備通過(guò)通訊或I/O口實(shí)現(xiàn)一些時(shí)序上的協(xié)調(diào)同步。另外在涂膠應(yīng)用上，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸要完成直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。因此其數(shù)控系統(tǒng)要按具體應(yīng)用要求來(lái)選定其控制軸數(shù)、I/O口數(shù)量和軟件功能。通常選用數(shù)控系統(tǒng)，PLC，工控機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡和帶軸卡功能及I/O口的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)做控制系統(tǒng)。
    直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端操作器——手爪系統(tǒng)
根據(jù)其具體應(yīng)用情況，其手爪系統(tǒng)可能是氣動(dòng)吸盤、氣動(dòng)夾取手爪、電動(dòng)夾取手爪、電磁吸取手爪、焊槍、膠槍、專用工具和檢測(cè)儀器等。在很多場(chǎng)合可以一次抓取多個(gè)工件。
    很多廠家已開發(fā)出一些標(biāo)準(zhǔn)的直線運(yùn)動(dòng)單元及其組合，下面結(jié)合德國(guó)百格拉公司的產(chǎn)品來(lái)介紹直角坐標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)數(shù)據(jù)及應(yīng)用。
    龍門軸直線運(yùn)動(dòng)單元
直線運(yùn)動(dòng)單元和驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定不動(dòng)，而滑塊運(yùn)動(dòng)，主要用于水平面和垂直面上長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)。有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品PAS41，PAS42，PAS43和PAS44。對(duì)應(yīng)的橫截面尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm和110*110mm，單根標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度是6000 mm、負(fù)載是10~200公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。
    抓取軸直線運(yùn)動(dòng)單元
驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑塊固定在一平面上，直線運(yùn)動(dòng)單元本體運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度可達(dá)2400 mm。主要以垂直或水平進(jìn)入工作空間，用于貨物的抓取和搬運(yùn)等。其標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有LM-A001到LM-A808等，對(duì)應(yīng)的尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm到110*110mm，單根最大長(zhǎng)度是3000 mm、負(fù)載是2~100公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。
    各種結(jié)構(gòu)形式的2D和3D直角坐標(biāo)機(jī)器人
利用標(biāo)準(zhǔn)的龍門式和抓取軸直線運(yùn)動(dòng)單元德國(guó)百格拉公司在過(guò)去的20多年中成功組合成了數(shù)百種結(jié)構(gòu)形式，不同行程和負(fù)載能力，不同安裝方式的機(jī)器人。其中針對(duì)不同應(yīng)用要求還采取了多種加強(qiáng)形式來(lái)保證其強(qiáng)度，提高其變形能力，減少震動(dòng)和晃動(dòng)，提高壽命等。其常用的結(jié)構(gòu)形式有龍門式，懸臂式，掛臂式和掉掛式等。
    直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式及主要特點(diǎn)
    但針對(duì)各種不同的應(yīng)用，實(shí)際上可以方便快速組合成不同維數(shù)，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人。從簡(jiǎn)單的二維機(jī)器人到復(fù)雜的五維機(jī)器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從電機(jī)到汽車等各行各業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，也是各式各樣的多臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)器人和其它設(shè)備嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)工作。可以說(shuō)直角坐標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動(dòng)化任務(wù)。下面是其主要特點(diǎn)：
    ◆任意組合成各種樣式：每根直線運(yùn)動(dòng)軸最長(zhǎng)是6米，其帶載能力從10公斤到200公斤。在實(shí)際應(yīng)用中已有近百種結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機(jī)器人，這些結(jié)構(gòu)也可以任意組合成新的結(jié)構(gòu)等。
    ◆超大行程：因?yàn)閱胃堥T式直線運(yùn)動(dòng)單元的長(zhǎng)度是6米，還可以多根方便地級(jí)連成超大行程，所以其工作空間幾乎沒(méi)有限制，小到手機(jī)點(diǎn)膠機(jī)，大到18米長(zhǎng)行程的切割機(jī)，8米長(zhǎng)行程鉆銑床，6米*6米*3米的檢測(cè)機(jī)器人等。超大行程時(shí)要采用直線導(dǎo)軌和齒條傳動(dòng)方式。
    ◆負(fù)載能力強(qiáng)：?jiǎn)胃本€運(yùn)動(dòng)單元的負(fù)載通常小于200公斤。但當(dāng)采用雙滑塊或多滑塊剛性聯(lián)結(jié)時(shí)負(fù)載能力可以增加5到10倍。當(dāng)把兩根或四根直線運(yùn)動(dòng)單元并排接起來(lái)使用時(shí)，其負(fù)載可以增加2到4倍。當(dāng)采用多根多滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
    ◆高動(dòng)態(tài)特性：輕負(fù)載時(shí)其最大運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米。使其具有很高的動(dòng)態(tài)特性，工作效率非常高，通常在幾秒內(nèi)完成一個(gè)工作節(jié)拍。
    ◆高精度：按傳動(dòng)方式及配置在整個(gè)行程內(nèi)其重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm~0.01mm。
    ◆擴(kuò)展能力強(qiáng)：可以方便改變結(jié)構(gòu)或通過(guò)編程來(lái)適合新的應(yīng)用。
    ◆簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)：對(duì)比關(guān)節(jié)機(jī)器人，直角坐標(biāo)機(jī)器人不僅外觀直觀且構(gòu)造成本低，編程簡(jiǎn)單類同數(shù)控銑床，易培訓(xùn)員工和維修，使其具有非常好的經(jīng)濟(jì)性。
    ◆勝任復(fù)雜任務(wù)：采用帶有RTCP功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)雜的噴涂，噴丸，檢測(cè)，加工等任務(wù)。
    ◆壽命長(zhǎng)：直角坐標(biāo)機(jī)器人的壽命一般是10年以上，維護(hù)好了可達(dá)20年。
    ◆應(yīng)用范圍廣：可以方便地裝配多種形式和尺寸的手爪，可以勝任許多常見的工作，如焊接、切割，搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼和噴涂等任務(wù)。
    直角坐標(biāo)機(jī)器人的選型和保養(yǎng)
    選型: