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混合型机器人---直角坐标机器人与关节机器人的有机结合

作者：沈阳莱茵机电有限公司

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直角坐标机器人被广泛应用于各种自动化生产线中完成码垛搬运、上下料、供料、装配、检测、焊接和涂胶等任务。它以行程大，负载能力强，精度高，组合方便，性价比非常高，易编程，易维护等优点而深受各个行业专家和操作者的称赞。但在完成一些需要进入小空间的作业时，不由关节机器人灵活。如果能把直角坐标机器人和关节机器人二者的部分功能及特点结合起来，就能保持直角坐标机器人优点的同时，扩张其应用领域及应用灵活性。为此一些企业和科学家不断努力来实现这种组合。其中以DMT的混合型机器人最为典型，下面就对其简单介绍。

一、混合机器人的组成

如图1所示六自由度混合机器人由三个直线运动轴，两个转动轴和一个摆动轴组成。图1中六自由度混合型机器人的三个直线运动轴是悬臂型直角坐标机器人。在上下运动的Z轴下端带动一个旋转轴，而旋转轴带动一个摆动轴，摆动轴末端再带动一个旋转轴。最末端的旋转轴带动手爪。由于两个旋转轴和摆动轴其实就是关节机器人的末端三个运动轴，所以六轴混合机器人就是三轴直角坐标机器人加上关节机器人的三个最末端运动轴组合而成。根据实际需要，混合型机器人的直线运动轴也可以是二维的XY轴结构或XZ轴结构，也可以是龙门式结构。其各个直线运动轴的行程及承载能力可以按要求去做。

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图1是一个典型的3D直角坐标机器人，它由X轴,Y轴,Z轴及驱动电机组成。此外一个完整的机器人系统还需要控制系统和手抓

二、混合机器人的特点

1、工作空间

具有直角坐标机器人的大行程，大跨度的优点。比如拼装后X轴可达到100m，Y轴20m；总之可以按要求组合成所需工作空间的大型机器人。

2、组合形式

混合型机器人的直线运动轴也可以是二维的XY轴结构或XZ轴结构，也可以是龙门式结构。根据每个直线运动轴的行程及承载能力还可以是多根组合来保证各个轴不变形，有足够的强度。最末端的三个旋转轴也可以选择为两个旋转轴。总之混合型机器人完全可以设计成所以的结构形式及工作行程。

3、负载能力

直角坐标型的龙门框架结构，承载能力强，可无限扩展，稳定可靠，造价相对低很多。抓取物体的能力主要受三个末端旋转轴的限制。目前配合手爪后可以抓取的物体重量是：25公斤，50公斤和100公斤三种型号。

4、工作精度

通常单根直线运动轴的重复定位精度0.05mm，而丝杠驱动型和精密齿轮齿条驱动型可达0.01mm，甚至更高。还可以加位置反馈信号，比如磁珊来提高定位精度。最后综合精度取决于末端的三个旋转轴。

5、安装调式简单

混合型机器人是模块化结构，在装配厂全部预连接运行，然后拆装出厂。现场通过螺栓简单拼装，调水平即可电气调试，用户甚至可以自行完成机械安装。龙门式框架为整个安装空间，其工作空间也在框架范围内。不需要非常专业人员调式，简单安装，调式和以后服务费用低。

6、后期维护费用低

不需要非常专业人员调式，简单安装，调式和后期维护费用低。而关节机器人的编程和操控必须由供应商通过专业培训才能完成（厂家软件编程费用300元/小时），而且特殊软件需要收费。

7、性价比高：无论首次购买，还是后期服务费用都远低于关节型机器人。

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三、混合机器人的部分应用

1、除完成传统的直角坐标机器人任务外，更适合给卧加和立加上下料。它的结构形式使手爪可以更方便伸入到机床防护罩内部的工作台上。

2、如果被抓取工件给多台设备上下料，需要对零件进行水平旋转，甚至上下翻转才能完成各个设备的上下料工作，那么混合型机器人就非常合适。这类应用非常多，比如一台机器人同时给车床和淬火设备上下料。

3、无论是冷冲压，还是热冲压有时需要把钢板伸入到上下模中间，那么混合机器人就非常合适。还有一些立式加工中心的防护门全开时，零件也不能从正上方向放下，要从前面伸到里面去。

总之需要从侧面把零件伸到工作台上方，或零件从一台设备到令一台设备间搬运时必须旋转或翻转，这类大负载的搬运和上下料应用等，混合机器人是非常合适的。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (11/18/2011)


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