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　　BAHR座標(biāo)機(jī)器人的設(shè)計(jì)方法

　　國(guó)際性金屬加工網(wǎng)

　　先進(jìn)制造 ◇ 系列技術(shù)講座

　　1月11日13:30-17:00 2023 Ansys中國(guó)機(jī)器人行業(yè)典型討論會(huì)

　　座標(biāo)機(jī)器人概念

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　　工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中，能實(shí)現(xiàn)信息處理的、可多次重復(fù)程式設(shè)計(jì)的、多功能的、多分量的、體育運(yùn)動(dòng)分量建成內(nèi)部空間銳角關(guān)系、多功能的操作方式機(jī)。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(tái)。關(guān)于機(jī)器人的定義隨著科技的不斷發(fā)展，在不斷的完善，座標(biāo)機(jī)器人作為機(jī)器人的一種，其含義也在不斷的完善中。

　　座標(biāo)機(jī)器人的特點(diǎn)

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　　1、分量體育運(yùn)動(dòng)，每個(gè)體育運(yùn)動(dòng)分量之間的內(nèi)部空間直角為銳角；

　　2、信息處理的，可多次重復(fù)程式設(shè)計(jì)，所有的體育運(yùn)動(dòng)均按程序代碼；

3、一般由掌控掌控系統(tǒng)、推動(dòng)力掌控系統(tǒng)、機(jī)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(zhǎng)期組織工作，便于操作方式維修。

　　座標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域

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　　因尾端操作方式輔助工具的相同，座標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各式各樣智能化設(shè)備，順利完成如沖壓、撿拾、上下料、包裝、裝車(chē)、拆垛、檢驗(yàn)、熔接、分類(lèi)、換裝、合葉、卡用、修音、（軟仿型）噴漆、目標(biāo)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(tái)，對(duì)于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速升級(jí)換代起著十分重要的作用。

隨著座標(biāo)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣為，座標(biāo)機(jī)器人的設(shè)計(jì)組織工作日益顯得重要。成功的設(shè)計(jì)一臺(tái)座標(biāo)機(jī)器人牽涉到許多方面的組織工作，主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)、動(dòng)力推動(dòng)力、轉(zhuǎn)換器掌控等等。沈陽(yáng)Mining智能化掌控技術(shù)有著多年座標(biāo)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域、數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們依托德國(guó)BAHR公司直線功能導(dǎo)航掌控整體性及機(jī)械手臂開(kāi)發(fā)出了粘毛優(yōu)良的系列數(shù)控座標(biāo)機(jī)器人，被廣為地應(yīng)用領(lǐng)域在汽車(chē)、電子、電器、檢驗(yàn)、醫(yī)療、航天、食品等各個(gè)方面的生產(chǎn)線上。

　　下面我們就對(duì)座標(biāo)機(jī)器人的設(shè)計(jì)進(jìn)行兩個(gè)概要的闡述。

　　一、機(jī)器人設(shè)計(jì)特點(diǎn)

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　　1、機(jī)器人的設(shè)計(jì)是兩個(gè)復(fù)雜的組織工作，組織工作效率很大，牽涉的寫(xiě)作技巧許多，往往須要多人順利完成。

　　2、機(jī)器人設(shè)計(jì)是面向全國(guó)客戶(hù)的設(shè)計(jì)，不是死板。設(shè)計(jì)者須要經(jīng)常和用戶(hù)在一起，不停分析用戶(hù)明確要求，尋求解決方案。

3、機(jī)器人設(shè)計(jì)是面向全國(guó)加工的設(shè)計(jì)，再好的設(shè)計(jì)，如果工廠不能加工出產(chǎn)品，設(shè)計(jì)也是失敗的，設(shè)計(jì)者須要掌握大量的加工工藝及加工手段。

　　4、機(jī)器人設(shè)計(jì)是兩個(gè)逐步完善的過(guò)程。

　　二、機(jī)器人設(shè)計(jì)流程

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　　1、采用明確要求的分析：每?jī)蓚€(gè)機(jī)器人都是依照特定的明確要求的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的第一步就是要將采用明確要求分析清楚，確認(rèn)設(shè)計(jì)時(shí)須要考慮的參數(shù)，主要包括：

　　機(jī)器人的功能定位精度，多次重復(fù)功能定位精度；

　　機(jī)器人的阻抗大小，阻抗優(yōu)點(diǎn)；

　　機(jī)器人體育運(yùn)動(dòng)的分量數(shù)量，每分量的體育運(yùn)動(dòng)返程；

　　機(jī)器人的組織工作周期或體育運(yùn)動(dòng)速度，以此類(lèi)推速優(yōu)點(diǎn)；

　　機(jī)器人的體育運(yùn)動(dòng)軌跡，動(dòng)作的關(guān)聯(lián)；

　　機(jī)器人的組織工作自然環(huán)境、加裝方式；

　　機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)組織無(wú)薪、運(yùn)轉(zhuǎn)壽命；

　　其他特殊明確要求；

2、 本機(jī)械模型初建：機(jī)器人從機(jī)械結(jié)構(gòu)分大體可分為龍門(mén)結(jié)構(gòu)、外設(shè)結(jié)構(gòu)，邊樓結(jié)構(gòu)，依照安裝空

　　間的明確要求選擇相同的結(jié)構(gòu)，五種結(jié)構(gòu)的流體力學(xué)優(yōu)點(diǎn)、體育運(yùn)動(dòng)優(yōu)點(diǎn)都是不一樣的。后續(xù)的設(shè)計(jì)必須是基于兩個(gè)確認(rèn)的結(jié)構(gòu)。

　　3、體育運(yùn)動(dòng)性能計(jì)算：有關(guān)該性能的參數(shù)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(yùn)動(dòng)返程

　　t為功能定位體育運(yùn)動(dòng)時(shí)間

　　F加速時(shí)的推動(dòng)力力

　　M體育運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量和

　　4、流體力學(xué)優(yōu)點(diǎn)分析

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

　　水平推力Fx

　　正壓力Fz

　　側(cè)壓力Fy

　　Mx、My、Mz

　　5、機(jī)械強(qiáng)度校核：

　　每個(gè)功能定位單元，每個(gè)梁都要進(jìn)行校核，尤其雙端支撐梁和懸臂梁。

　　1） 撓度變形計(jì)算

　　F：阻抗（N）；

　　L：功能定位單元長(zhǎng)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(jì)算撓度形變時(shí)，梁的自重產(chǎn)生的變形不能忽視，梁的自重按均布載荷計(jì)算。

　　以上公式計(jì)算的是靜態(tài)形變，實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中，因?yàn)闄C(jī)器人一直處于體育運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須計(jì)算加速力產(chǎn)生的形變，形變直接影響機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)精度。

　　2）扭轉(zhuǎn)形變計(jì)算：

　　當(dāng)一根梁的一端固定，另一端施加兩個(gè)繞軸扭矩后，將產(chǎn)生扭曲變形。實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中產(chǎn)生該形變的原因一般是阻抗偏心或有繞軸加速旋轉(zhuǎn)的物體存在。

　　6、推動(dòng)力元件選擇

　　常用的推動(dòng)力掌控系統(tǒng)有：交流/支流轉(zhuǎn)換器電機(jī)推動(dòng)力掌控系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)力掌控系統(tǒng)、直線轉(zhuǎn)換器電機(jī)/直線步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)力掌控系統(tǒng)。

每?jī)蓚€(gè)推動(dòng)力掌控系統(tǒng)都由電機(jī)和推動(dòng)力器兩部分共同組成。推動(dòng)力器的作用是將弱電信號(hào)放大，將其加載在推動(dòng)力電機(jī)的強(qiáng)電上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)。電機(jī)則是將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成精確的速度及角位移。

　　須要計(jì)算的項(xiàng)目如下：

　　電機(jī)功率：

　　電機(jī)扭矩：

　　電機(jī)轉(zhuǎn)速：

　　減速機(jī)減速比

　　電機(jī)慣量/阻抗慣量的匹配關(guān)系

　　其他計(jì)算公式及計(jì)算方法請(qǐng)與沈陽(yáng)Mining公司聯(lián)系。

　　7、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　在順利完成了前面六項(xiàng)組織工作后，兩個(gè)座標(biāo)機(jī)器人功能導(dǎo)航掌控系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設(shè)計(jì)者的頭腦中形成了，接下來(lái)的組織工作就是將雛形畫(huà)成工程圖，以便生產(chǎn)。我們建議用戶(hù)用三維軟件設(shè)計(jì)，以便檢查是否存在位置干涉。

　　機(jī)器人的體育運(yùn)動(dòng)軌跡具有不確認(rèn)性，靈活多變，往往在兩個(gè)位置不存在位置干涉，但到下兩個(gè)位置就干涉了。

　　8、設(shè)備壽命校核

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)順利完成后，要對(duì)整臺(tái)設(shè)備進(jìn)行壽命計(jì)算，核心元件的壽命到要計(jì)算，如機(jī)器人軌道的壽命，減速機(jī)的壽命，伺服電機(jī)的壽命等。

　　機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命與運(yùn)轉(zhuǎn)速度、阻抗大小、結(jié)構(gòu)形式、組織工作自然環(huán)境、組織無(wú)薪等有關(guān)。

　　如果發(fā)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)壽命太短，須要重新調(diào)整設(shè)計(jì)。

　　具體計(jì)算方法請(qǐng)與沈陽(yáng)Mining公司聯(lián)系。

　　9、掌控掌控系統(tǒng)的選擇

　　沒(méi)有掌控掌控系統(tǒng)的機(jī)器人就象人沒(méi)有大腦一樣，不能執(zhí)行任何動(dòng)作。所以我們通常將沒(méi)有配備掌控掌控系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)稱(chēng)為裸機(jī)或機(jī)器人功能導(dǎo)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(chǎn)品有：

　　PLC 程序掌控器；

　　工業(yè)體育運(yùn)動(dòng)掌控卡（motion card）;

　　數(shù)字掌控掌控系統(tǒng)(CNC)

　　專(zhuān)于掌控器

　　10、程序編寫(xiě)

掌控掌控系統(tǒng)是機(jī)器人的大腦，程序是機(jī)器人的思想。程序的編寫(xiě)直接反應(yīng)設(shè)計(jì)者的思想、意圖和體育運(yùn)動(dòng)需求。

　　編寫(xiě)程序是兩個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，但只要機(jī)器人總體設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題，程序總會(huì)編出來(lái)的。程式設(shè)計(jì)序要注意以下問(wèn)題：對(duì)任務(wù)的分析要清晰，程式設(shè)計(jì)層次要分明，邏輯清晰。

　　結(jié)束語(yǔ)

　?。?/p>

　　機(jī)器人的設(shè)計(jì)是兩個(gè)不斷熟悉，逐步完善的過(guò)程，須要不斷在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域中總結(jié)提高。內(nèi)容龐雜，細(xì)節(jié)眾多。本文只是做了些簡(jiǎn)單的介紹，有興趣朋友可與我們聯(lián)系（lt.sy126），索取詳細(xì)的設(shè)計(jì)資料。

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