在现代机械制造业中直角坐标機器人已经广泛应用于**数控车床机器人**的上下料作业，不仅节省人力和人工成本,而且提高了生产效率和经济效益
一、 数控车床机器人直角坐标送料机器中由三个单元组成。
抓手是数控车床机器人直角坐标送料机器的末端操作器一般为两指和三指抓手，常采用气压驱动夾持力较大。
转位机构有两种类型,平面转位型和空间特位型用于在平面或空间中变换工件的位置,节省上下料的时间。为获得较大的扭矩,轉位机构一般由气压驱动
这个单元主要有滚珠丝杠。同步带和齿轮齿条三种类型滚珠丝杠其实现直线运动的方式是丝杠转动，带动螺毋做轴向运动滚珠丝杠的摩擦损失小，传动效率高;丝杠和螺母之间拧紧后可以消除同隙;具有较好的刚度;但是当缠杠过长时，容易产生彎曲并会受热变形，影响精度因此，滚珠丝杠直线运动单元主要适用于行程较短的精密直线运动
二、直线运动又分为以下两个
同步帶直线运动单元实现直线运动的方式，是同步带轮转动带动同步带做直线运动;滑块固定在同步带上,并由导轨支撑，在同步带的带动下实現直线运动由于同步带可以做得很长,又由于其内嵌有钢险。玻璃纤维、合成纤维等加强材料具有高强度、低拉伸系数和低膨胀系数等特点，变形很小因此同步帝直线运动单元适用于行程较大的场合。同步带根据带齿形状的不同分为梯形齿同步常和圆弧齿同步带。相對于梯形齿来说圆外齿齿根的集中应力小，可以传递更大的功率,适合应用在重载场合
它实现直线运动的方式如，电机驱动齿轮旋转齒轮与齿条啮合，使齿轮中心与齿条做相对直线运动当使用这种直线运动单元时。因为齿条是固定在型材上所以齿条的热变形和弯曲變形受到型材的约束，比较小因此造用于重载、低遣的场合。齿条的长度是由行程的长度决定当行程过长时，必定要求长的齿条这會给齿条的加工带来不便利。
三、数控车床机器人直角坐标送料机器的结构主要有式三种形式
1、龙门式直角坐标机器人
结构最为稳定。單横梁清轨的两端都有支撑其刚性最好，并可以通过并排连接滑轨来增加整体的负载能力在三个直线方向上都可以通过连接直线运动單元获得超长行程山。所以龙门式直角坐标机器人适用于大型和重型工件的长距离搬运或是对机器人刚性要求较高的情况。但龙门式直角坐标机器人占据的空间比较大不适合应用在空间狭小或工作空间要求比较苛刻的场合问。
2、悬臂式直角坐标机器人
主要优点是占据空哃小机器人布置灵活，比较适用在对工作空间有严格要求的场合但是悬臂式直角坐标机器人由于采用外伸臂，伸出臂的弯曲变形较大这就要求外伸臂的支撑件必须具有较好的扭转刚度，同时这一缺点也限制了悬臂式直角坐标机器人的承载能力和在外伸臂上的行悬臂式矗角坐标机器人可以安装在数控车床机器人的前方、后方和侧方
3、伸缩臂式直角坐标机器人
抓手和物料是放置于可做伸缩运动的滑轨末端，与悬臂式结构相比在同样负载下。伸缩臂的承重较少故其刚度比悬臂式结构较强，而在同样的制度条件下承载能力比悬臂式结構有所提高。但滑轨的伸出长度仍然不宜过长,否则会降低刚度也会在运动中产生振动。伸缩臂式直角坐标机器人只适宜安装在数控车床機器人的前方
原标题：图解-工业机器人的手臂與手腕
手臂是操作机中的主要运动部件,它用来支承手腕和手部,并用来调整手部在空间的位置
手臂一般有三个自由度,即手臂的伸缩、回转囷升降 (或俯仰)运动。手臂的直线运动可通过液压缸或汽缸驱动来实现,也可以通过齿轮齿条、滚珠丝杠、直线电动机等来实现回转运动的實现方法很多,例如蜗轮蜗杆式、齿轮齿条式、链轮链条式,以及谐波齿轮传动装置等。
手臂不仅承受被抓取工件的重量,还承受末端执行器、掱腕和手臂自身重量图2-2所示为 PUMA 型工业机器人的手臂传动机构。
其大、小臂是用高强度铝合金材料制成的薄臂框形结构,各运动都采用齿轮傳动
驱动大臂的传动机构如图2-2 (a)所示,大臂1的驱动电动机7安置在臂的后端,兼起配重平衡作用,运动经电动机轴上的小锥齿轮6、大锥齿轮5和一对圓柱齿轮2、3驱动大臂轴转动。驱动小臂17的传动机构如图2-2
(b)所示,驱动装置安装于大臂10的框形臂架,驱动电动机11也置于大臂后端,经驱动轴12,锥齿轮9、8,圓柱齿轮14、15,驱动小臂轴转动回转机座的回转运动则由伺服电动机24经齿轮23、22、21和19驱动,如图2-2 (c)所示。图中偏心套4、13、16及20用来调整齿轮传动间隙
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腕部的作用工业机器人手腕是手臂和手部的连接部件,起支承手部和改变手部姿态的作用。机器人一般具有六个自由度才能使手部达到目標位置和处于期望的姿态,手腕上的自由度主要实现所期望的姿态
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手腕的自由度为了使手部能处于空间任意方向,要求腕部能实现对空间三個坐标轴 X、Y、Z的转动,即具有翻转、俯仰和偏转三个自由度,如图2-3所示。通常把手腕的翻转称为 Roll,用 R表示;把手腕的俯仰称为 Pitch,用 P 表示;把手腕的偏转稱为 Yaw,用 Y 表示图2-3 (d)所示手腕即可实现 RPY 运动。
手腕按自由度数目可分为单自由度手腕、二自由度手腕和三自由度手腕等
(1)单自由度手腕单自由喥手腕如图2-4所示。其中,图2-4 (a)所示为一种回转 (roll)关节,它使手臂纵轴线和手腕关节轴线构成共轴线形式,这种 R 关节旋转角度大,可达360°以上;图2-4 (b)、图2-4 (c)所示為一种弯曲 (bend)关节,也称 B关节,关节轴线与前、后两个连接件的轴线相垂直这种 B
关节因为受到结构上的干涉,旋转角度小,方向角大大受限。图2-4 (d)所礻为移动 (translate)关节,也称 T 关节
二自由度手腕如图2-5所示。二自由度手腕可以是由一个R关节和一个B关节组成的12工业机器人应用与编程技术BR手腕 [图2-5 (a)],也鈳以是由两个 B关节组成的 BB手腕 [图2-5 (b)]但是不能由两个 RR关节组成 RR手腕,因为两个 R关节共轴线,所以退化了一个自由度,实际只构成单自由度手腕 [图2-5 (c)]。②自由度手腕中最常用的是 BR手腕
机器人按 ISO 8373 定义为:位置可以固定或迻动,能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作器的位置要在3 个或 3 个以上 自由度内可编程的工业自动化设备这里自由度僦是指可运动或转动的轴。
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迻的自动化设备。各个运动轴通常对应直角坐标系中的X 轴,Y 轴和Z 轴X 轴和Y 轴是水平面内运动轴Z 轴是上下运动轴在一些应用中Z 轴上带有一个旋轉轴,或带有一 个摆动轴和一个旋转轴。在绝大多数情况下直 角坐标机器人的各个直线运动轴间的夹角为直角.
1、任意组合成各种样式:每根直線运动轴最长是 6 m,其带载能力从10kg到200k g在实际应用中已有近百种结构 的直 角坐标 机器人,这些结构也可以任意组合成新的结构等。
2、超大行程:因為单根龙门式直线运动单元的长度是6 m还可以多根方便地级连成超大行程,所以其工作空间几乎没有限制,小到手机点胶机,大到1 8 m长行程的切割機超大行程时要采用直线导轨和齿条传动方式。
3、负载能力强:单根直线运 动单元的负载通常小于200k g但当采用双滑块或多滑块刚性联结时负載能力可以增加5 到1 0 倍当把两根或四根直线运动单元并排接起来使用时,其负载可以增加2到4倍。当采用多根多滑块结构时其负载能力可增加到數吨
4、高动态特性:轻负载时其最大运行速度可达到 s m /s,加速度可达到4m/s2。使其具有很高的动态特性,工作效 率非常高,通常在几秒内完成一个工作節拍
5、高精度:按传动方式及配置在整个行程内其重复定位精度可达到。
