文章作者：沈阳力拓自动化控制技术有限公司 杨树彬 024-25280345
参考资料：德国BAHR公司直角坐标机器人
公司网站：www.lituo-robot.com
关键词：直角坐标机器人、涂胶机、伺服运动、运动控制
直角坐标机器人概念：在工业应用中，能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的
操作机。他能够搬运物体、操作工具，以完成各种作业。关于机器人的定义随着科技的不断发展，在不断的完善，直角坐标机器人作为机器人的一种
，其含义也在不断的完善中。
一、直角坐标机器人的特点：
1、多自由度运动，每个运动自由度之间的空间夹角为直角。
2、自动控制的，可重复编程，所有的运动均按程序运行。
3、一般由控制系统、驱动系统、机械系统、操作工具等组成。
4、灵活，多功能，因操作工具的不同功能也不同。
5、高可靠性、高速度、高精度。
6、可用于恶劣的环境，可长期工作，便于操作维修。
二、直角坐标机器人的应用：
因末端操作工具的不同，直角坐标机器人可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、
分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提高产品
质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速更新换代期着十分重要的作用。
三、直角坐标机器人的分类：
1、按用途分：焊接机器人、码垛机器人、涂胶（点胶）机器人、检测（监测）机器人、分拣（分类）机器人、装配机器人、
排爆机器人、医疗机器人、特种机器人等。
2、按结构形式分：壁挂（悬臂）机器人、龙门机器人、倒挂机器人等
3、按自由度分：两坐标机器人、三坐标机器人、四坐标机器人、五坐标机器人、六坐标机器人。
还有其他一些分法，这里就不一一介绍了。
四、直角坐标机器人核心元件——直线定位单元
为了降低直角坐标机器人的成本，缩短产品的研发周期，增加产品的可靠性、提高产品性能，在欧美的许多国家都已将直角坐标机器人模块化，
而直线定位单元（系统）则是模块化的最典型的产品。
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。
五、直角坐标机器人驱动元件——电机驱动系统
直线定位单元（系统）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。
六，直角坐标机器人控制
为实现机器人的灵活多变的运动功能、迅速的反应处理功能，机器人必须要有一个大脑——控制系统。
控制系统的功能是发出运动指令、处理数据、判断运动等，它可以根据编号的程序时时发出控制指令、时刻接受反馈信号、时刻判断处理信息。
根据工作情况的的不同，控制系统可以采用很多种不同的形式：
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。
采用那种控制系统，取决于运动的情况和使用条件，运动控制工程师会根据实际情况进行选择。
七，直角坐标机器人的终端设备——操作工具
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。