機(jī)床商務(wù)網(wǎng)
技術(shù)文章
制造一款系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的桁架機(jī)器人流程
閱讀：982 發(fā)布時(shí)間：2016-3-15 1、使用要求的分析：每一個(gè)桁架機(jī)器人都是根據(jù)特定的要求的產(chǎn)生而設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)的*步就是要將使用要求分析清楚，確定設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的參數(shù)，包括：桁架機(jī)器人的定位精度，重復(fù)定位精度；桁架機(jī)器人的負(fù)載大小，負(fù)載特性；桁架機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的自由度數(shù)量，每自由度的運(yùn)動(dòng)行程；桁架機(jī)器人的工作周期或運(yùn)動(dòng)速度，加減速特性；桁架機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，動(dòng)作的關(guān)聯(lián)；桁架機(jī)器人的工作環(huán)境、安裝方式；桁架機(jī)器人的運(yùn)行工作制、運(yùn)行壽命；其他特殊要求；
2、 本機(jī)械模型初建：桁架機(jī)器人從機(jī)械結(jié)構(gòu)分大體可分為龍門結(jié)構(gòu)、壁掛結(jié)構(gòu)，垂掛結(jié)構(gòu)，根據(jù)安裝空間的要求選擇不同的結(jié)構(gòu)，每種結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)特性都是不一樣的。后續(xù)的設(shè)計(jì)必須是基于一個(gè)確定的結(jié)構(gòu)。
3、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zui大速度：Vmax=at加速度/減速度：a=F/m其中：S為運(yùn)動(dòng)行程t為定位運(yùn)動(dòng)時(shí)間F加速時(shí)的驅(qū)動(dòng)力M運(yùn)動(dòng)物體質(zhì)量和
4、力學(xué)特性分析一個(gè)桁架機(jī)器人是由許多定位單元組成的，每根定位系統(tǒng)都要分析。需要分析的項(xiàng)目如下：水平推力Fx 力學(xué)分析圖五正壓力Fz側(cè)壓力FyMx、My、Mz
5、機(jī)械強(qiáng)度校核：每個(gè)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)算撓度變形圖六F：負(fù)載（N）；L：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）
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)用中，因?yàn)殍旒軝C(jī)器人一直處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須計(jì)算加速力產(chǎn)生的形變，形變直接影響桁架機(jī)器人的運(yùn)行精度。
2）扭轉(zhuǎn)形變計(jì)算：
當(dāng)一根梁的一端固定，另一端施加一個(gè)繞軸扭矩后，將產(chǎn)生扭曲變形。實(shí)際應(yīng)用中產(chǎn)生該形變的原因一般是負(fù)載偏心或有繞軸加速旋轉(zhuǎn)的物體存在。
扭轉(zhuǎn)力矩分析圖七、八
6、驅(qū)動(dòng)元件選擇
常用的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有：交流/直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、直線伺服電機(jī)/直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
每一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都由電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器兩部分組成。驅(qū)動(dòng)器的作用是將弱電信號(hào)放大，將其加載在驅(qū)動(dòng)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)化成的速度及角位移。
需要計(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/負(fù)載慣量的匹配關(guān)系
其他計(jì)算公式及計(jì)算方法請(qǐng)與沈陽(yáng)力拓公司。
7、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在完成了前面六項(xiàng)工作后，一個(gè)直角坐標(biāo)桁架機(jī)器人定位系統(tǒng)的雛形就已經(jīng)在設(shè)計(jì)者的頭腦中形成了，接下來的工作就是將雛形畫成工程圖，以便生產(chǎn)。我們建議用戶用三維軟件設(shè)計(jì)，以便檢查是否存在位置干涉。
桁架機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡具有不確定性，靈活多變，往往在一個(gè)位置不存在位置干涉，但到下一個(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)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，如桁架機(jī)器人軌道的壽命，減速機(jī)的壽命，伺服電機(jī)的壽命等。
桁架機(jī)器人的運(yùn)行壽命與運(yùn)行速度、負(fù)載大小、結(jié)構(gòu)形式、工作環(huán)境、工作制等有關(guān)。
如果發(fā)現(xiàn)桁架機(jī)器人的運(yùn)行壽命太短，需要重新調(diào)整設(shè)計(jì)。
具體計(jì)算方法請(qǐng)與沈陽(yáng)力拓公司。
9、控制系統(tǒng)的選擇
沒有控制系統(tǒng)的桁架機(jī)器人就象人沒有大腦一樣，不能執(zhí)行任何動(dòng)作。所以我們通常將沒有配備控制系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)稱為裸機(jī)或桁架機(jī)器人定位系統(tǒng)（robot positioning system）。
根據(jù)要求的不同，控制系統(tǒng)的選擇也不同，通常選擇作為控制系統(tǒng)的產(chǎn)品有：
PLC 程序控制器；
工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制卡（motion card）;
數(shù)字控制系統(tǒng)(CNC)
專業(yè)控制器
10、程序編寫
控制系統(tǒng)是桁架機(jī)器人的大腦，程序是桁架機(jī)器人的思想。程序的編寫直接反應(yīng)設(shè)計(jì)者的思想、意圖和運(yùn)動(dòng)需求。
編寫程序是一個(gè)復(fù)雜的過程，但只要桁架機(jī)器人總體設(shè)計(jì)沒有問題，程序總會(huì)編出來的。編程序要注意以下問題：
對(duì)任務(wù)的分析要清晰，編程層次要分明，邏輯清晰。