基于视觉检测的直角坐标机器人设计+CAD图纸(5)
本课题是直角坐标机器人的设计。本设计的主要任务是完成机械手的结构以及传动方面的设计。
2.1 直角坐标机器人概述
随着知识经济时代的到来，高技术及其产业化已成为世人瞩目的焦点。机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到各国政府的重视，已经成为制造业中不可缺少的重要装备和手段，同时也成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。
直角坐标机器人是工业机器人的一种形式，它以其特有的一些优点被广泛用于焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、涂胶和切割等一系列工作。特别在大型企业包装机械、印刷机械、汽车工业、食品生产工业、药品生产工业、电子工业、机器制造业和化妆品生产等行业得到应用。随着自动化程度、环保要求、卫生规定、生产效率和人工费用的提高，以及国内外对直角坐标机器人不断研究，使其功能不断完善，控制精度不断提高，直角坐标机器人必将在各行各业中发挥越来越重要的作用。
2.2 本设计直角坐标机器人的主要部件及运动
本设计直角坐标机器人主要由4大部件组成：（1）手臂，手臂主要在Z轴的方向上，整个机械手采用导轨滑块机构，通过XYZ三个导轨上滑块的的相互连接关系以实现三个方向的直线运动。（2）手腕，通过L型弯铁连接在Z轴的导轨上。（3）手掌与手指，采用汽缸驱动方式。（4）机身，采用铝合金型材，再用螺栓连接衔接板让它与三个轴的驱动器连接起来，然后，设计一个桁架，把铝合金型材与三个驱动器放在上面。
2.3 原始数据
工件尺寸：100x100x100(mm)，工件质量：5KG ，自由度：三个 ，坐标形式：直角坐标 手臂水平行程：1500毫米 ，手臂垂直行程：800毫米，手臂前后行程：1500毫米 ，驱动方式：步进电机 ，控制方式：点位，程序控制。
2.4 工作形式的确定
在直角坐标机器人中，人们可以针对不同的应用场合，设计出不同的直角坐标机器人，快速组合成不同文数，去满足不同用户的要求。从简单的二文机器人到复杂的五文机器人就有上百种结构形式的成功应用案例，从电机到汽车等各行各业的自动化生产线中，更是各式各样的多台直角坐标机器人和其它设备严格同步协调工作。可以说直角坐标机器人几乎能胜任所有工业自动化任务。直角坐标机器人广泛被人们采用，其有如下特点：
(1)任意组合成各种样式：每根直线运动轴最长是6米，其带载能力从10公斤到200公斤。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：因为单根龙门式直线运动单元的长度是6米，还可以多根方便连成超大行程，所以其工作空间几乎没有限制，小到微电子产品点胶机，大到18米长行程的切割机，8米长行程钻铣床，6m×6 m×3m的检测机器人等，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200公斤。但当采用双滑块或多滑块刚性联结时负载能力可以增加5到10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数吨。
(4)高动态特性：轻负载时其最大运行速度可达到每秒8米，加速度可达到每秒4米。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节拍。
(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0．05mm到0．01mm。
(6)扩展能力强：可以方便通过改变结构或重新编程来适合新的应用。