三坐标

直角坐标机器人（三坐标机器人）简述
机器人越来越多的被人们并应用，作为机器人的一种，直角坐标机器人以其特有的优点，在工业中的应用越来越多。

直角坐标机器人是工业应用中，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起着十分重要的作用。

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、六坐标机器人等。

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/直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/直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，直角坐标机器人的灵魂——控制器
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——控制器。

控制器的功能是指令源，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。

根据功能的不同，控制器可以有很多种：
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/PAC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。

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的应用不同，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。

八、识别系统（可选）：
哈尔滨斯坦科技开发有限公司是国内首家将视觉识别技术植入直角坐标机器人的企业。

机器视觉系统的优点有：
1、非接触测量，对于观测者与被观测者都不会产生任何损伤，从而提高系统的可靠性。

2、具有较宽的光谱响应范围。

例如使用人眼看不见的红外测量，扩展了人眼的视觉范围。

3、长时间稳定工作。

人类难以长时间对同一对象进行观察，而机器视觉则可以长时间地作测量、分析和识别任务。

4、可根据工件颜色、大小、形状、摆放方式、顺序等条件进行判断并作出相应的处理。

一、机器人（机械手）工作原理
控制系统发出指令，控制伺服电机等动力元件，由伺服电机等驱动直线坐标轴实现空间多自由度运动，从而实现运动空间内任意点的定位运动。

终端执行机构在控制器的统一协调控制下，实现对目标的处理。

二、机器人（机械手）特点
1、机器人特别适用于多品种变批量的柔性化生产，可长时间连续性工作；
2、准确度高，抗恶劣环境，高速度高精度高可靠性，便于操作和维护。

三、机器人（机械手）主要组成部分：
1、执行运动机构（直角坐标定位主体机构）；
2、控制器（可重复编写控制程序的工业计算机）；
3、伺服驱动系统（伺服电机及驱动器）；
4、终端执行机构（如机械抓手、激光头、探测仪等）；
5、附属产品（安装架、连接件、电控柜等）。

直角坐标机器人在搬运中的应用
搬运、码垛技术是物流自动化技术领域的一门新兴技术,特别是近年来随着国民经济的发展和生产规模的扩大以及机械自动化水平的提高,搬运、码垛技术,特别是机器人码垛技术以其在机械结构、适用范围、设备占地空间、灵活性、成本以及维护等方面的优势，获得了越来越多的企业的认可。

直角坐标搬运、码垛机器人作为执行机构，具有控制方便、执行动作灵活，可以实现复杂的空间轨迹
控制、性价比高、重复定位精度高，可靠性高，生产柔性化，自动化程度高等突出的优势：与人工相比，能够大幅度提高生产效率和产品质量；与专机相比，具有可实现生产的柔性化，投资规模小等特点。

近年来在搬运、码垛机上的使用越来越多。

直角坐标机器人自动搬运、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括直角坐标机器人、控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码垛模式软件等。

它还可配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产控制系统相连接，以形成一个完整的集成化、现代化生产线。

直角坐标机器人在生产线中的应用主要有以下几个环节
1、生产线末端码垛的简单工作站：
这是一种柔性搬运、码垛系统，它从输送线上下料，并完成工件码垛、加层垫等工序，然后用输送线将码好的托盘送走。

2、码垛/拆垛工作站：
这种柔性码垛系统可将几垛不同货物码成一垛，机器人还可抓取托盘和层垫，一垛码满后由输送线自动输出。

3、生产线中码垛、搬运：
工件在输送线定位点被抓取并放到一个或多个不同托盘上，层垫也由机器人抓取。

托盘和满垛通过线体自动输出或输入。

4、生产线末端码垛的复杂工作站：
工件来自不同生产线体，它们被抓取并放到多个不同托盘上，层垫也由机器人抓取。

托盘和满垛由线体上自动输出或输入。

搬运、码垛机器人系统也可以完整的应用于自动化的装配生产线上。

直角坐标搬运、码垛机器人作为自动化生产线核心技术和设备，与现代物流技术相配合、相支撑，改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取、高架箱储、作业和搬运，实现精细化、柔性化、信息化生产。

由于机器人在产品的装箱、码垛等工序实现了自动化作业，并且具有安全检测、连锁控制、故障自诊断、示教再现、顺序控制、自动判断等功能，从而大大地提高了生产效率和工作质量，节省了人力，建立了现代化的生产环境。

直角搬运、码垛机器人具有以下特点：
1、引进台湾上银的直线定位单元搭建，机构紧凑、刚性好、便于维护。

2、使用进口伺服电机驱动、运行速度快、平稳、定位精度高。

3、可以根据使用环境的要求非标设计，由于使用标准化的运动模块，设计和制造周期短。

4、可以实现对无定位工件的智能化柔性搬运。

5、末端执行机构可以快速更换，满足不同种类工件的使用要求。

6、使用独立的模块化的开放的控制系统，控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。

可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

既可以独立完成系统的全部控制过程，还可以与上下游设备及中央控制系统组成一个统一的控制网络。

直角搬运、码垛机器人技术指标：
1、工件：各种机械、电子类零部件、箱体、板材、袋料、罐/纸类包装品；
2、工件尺寸：可按用户的工件大小设计
3、工件重量：可按用户要求设计
4、工件移动范围：可按用户要求设计
5、机器人自由度：1-4个
6、机器人重复精度：± 0.02mm
直角坐标机器人在分拣中的应用
分拣机器人：从食品、药品、化妆品的生产线到太阳能电池板组装等各种领域均可使用的高速分拣机器人，可以广泛的应用于食品、药品生产现场各种各样的。

特点
1.高速度、大负载力
最高速度：可根据客户需求设计
采用轻质器材，小型马达，大速度提高了最快速度和加速度。

而且，通过合并调整负载能力和机器人姿态，改变了加速度数值，高速度的抓取各种各样的工件，可以在狭小的空间里自由运转。

2.宽广的工作范围
根据客户需求设计，由于扩大了到达范围和动作行程，也随之扩大了机器人的下方和邻近的可能动作范围，提高了布局的自由度。

工件和太阳能电池板生产现场的抓取工作。

3.高精度
重复定位精度可达到0.01mm，高重复定位精度确保了正确的工作机高生产性。

4.容易维修
机械机构简单，无中心轴，维修容易。

5.食品机械用油脂类
可动部分采用了食品机械用的润滑油和机油，更加确保了其安全性。

6.良好的适应环境性
各关节部采用双层密封构造和防水插口，使得手腕部分的防护等级达到IP67，基轴防护等级达到IP65。

7.高扩展性
末端执行设备更换简单，可根据需求进行升级，减少重复投资。

在手臂的各个轴上均配置了线缆托架用安
装螺丝孔，也容易追加配线、配管。

直角坐标机器人在机床中的应用
机床上下料机器人也叫机床自动上下料机械手，是近几年在国内刚刚出现的一个新兴产业.但在西方发达国家以及日本和韩国，早在二十年前，上下料机械手就已经广泛的应用于各种类型的数控机床上。

上下料机器人与数控机床相结合，可以实现工件的自动抓取、上料、下料、装卡、加工等所有的工艺过程，能够极大的节约人工成本，提高生产效率。

特别适用于大批量、小型零部件的加工，如汽车变速箱齿轮、轴承套（座）、刹车盘、金属冲压结构件等。

机床上下料机械手分为单机床机械手和多机床机械手，这主要取决于零件的加工工艺，一般来说，加工时间较短的零件都使用单机床机械手，加工时间较长的零件可以多台机床使用一台机械手。

使用机床上下料机械手时一般都需要配置自动供料系统和成品储存系统，根具生产工艺的编排不同，供料和下料系统分为自动料仓系统和自动输送线两种形式。

自动生产线和自动化程度高的加工设备已经成为今后制造工厂的一个发展趋势。

单机自动化、整线自动化等自动上下料装置用于加工工件的自动上料/下料、工件翻转、工件转序等工作，能够满足“快速/大批量加工节拍”、“节省人力成本”、“提高生产效率”等要求，成为越来越多的工厂的理想选择。

机床上下料机器人的结构特点和技术指标
机械手的结构特点：
1、机床上下料机器人可以实现对圆盘类、长轴类、不规则形状、金属板类工件的自动上料/下料、工件翻转、工件转序等工作。

2、机械手采用独立绗架设计，安装、调试可以与机床分开进行，机床部分只进行标准机的制造即可，机械手可以完全独立在机床之外
运行。

3、采用模块化机械手和横梁，可以对机床机型加装。

而不需要分开规格进行多种类的制造；
4、机械手的直线运动单元模块引进台湾上银公司的直线定位单元搭建，节构紧凑，刚性好，运行平稳。

维护非常方便。

5、独立料仓设计，料仓独立自动控制；
6、不依靠机床的控制器进行控制，机械手模块采用独立的控制模块，机械手故障只需设定参数，不影响机床运转；
主要技术指标
1、定位精度：
行程：0-5000mm , ± 0.05mm；
行程：5000-10000mm ±0.1mm
行程：10000-20000mm ,±0.5mm；
2、运行速度：
水平轴：120m/min；
垂直轴：60m/min;
3、抓取工件重量：
0-100kg；
4、运行加速度：
水平方向:0.5G
垂直方向：1G
5、水平移动距离：0-10000mm
6、垂直移动距离：0-3000mm
直角坐标机器人在焊接中的应用
直角坐标机器人在三维切割系统中的应用
结构形式
采用龙门固定、中间横梁倒挂、直线电机驱动式结构，拥有高质量的部件和良好的结构，保证了设备的稳定性。

该机采用进口驱动技术，保证了设备的高速度、高精度、高可靠性。

驱动系统
伺服电机传动，光栅尺全闭环控制，精度更高，运行平稳。

驱动力大，加速度可达2G，单轴速度最高可达150m/min，合成速度高自动聚焦切割头
根据客户需求提供
主要技术参数
切割系统根据客户需求提供
X轴切割范围5000mm
Y轴切割范围3000mm
Z轴行程1000mm
X轴定位速度150m/min
Y轴定位速度150m/min
X、Y轴机床定位精度±0.015mm
X、Y轴重复定位精度±0.01mm
Z轴定位速度15m/min
最大加速度1-2G
检边精度±0.5mm
切割头根据客户需求提供
数控系统和伺服进口技术
操作系统WindowsXP系统
X、Y轴电机伺服电机
接口USB、RJ45等
最大切割碳钢厚20mm
最大切割不锈钢厚10mm
最大切割铝合金板厚8mm
直角坐标机器人在曲线定位系统中的应用
直角坐标机器人在涂胶行业的应用
机器人组成：
该机器人由安装架、机器人定位系统、伺服驱动系统、供胶系统及涂胶枪、控制系统及电控配电系统、安全防护装置等组成。

1、机器人安装架
机器人安装架由铝型材搭建。

上半部分用玻璃罩将核心部件罩住。

2、机器人定位系统
机器人定位系统是整台设备的核心，引进台湾上银公司技术，单坐标重复定位精度为0.025mm，最快直线运动速度：2000mm/s，由同步传输器保证两根定位系统运动的同步，由一台伺服电机驱动，定位系统由一台伺服电机驱动。

Z轴全包围定位系统，牢固稳定，由一台带抱闸的伺服电机驱动。

每个定位系统都为密封结构，灰尘和水不会进到定位系统内部接触运动单元。

3、伺服驱动系统
该涂胶机器人，每个运动轴配有一台伺服电机，其中垂直运动轴为带抱闸伺服电机。

4、供胶系统及涂胶胶枪根据客户需求提供
5、控制系统及电控配电系统
控制系统由工控机、运动控制卡组成。

该系统可预置多种工件的涂胶程序，更换品种时可在触摸屏上调用相应程序。

运动控制卡有
丰富的函数库，可以任意设定运动特性，如加速曲线形状，空间曲线的插补运动，能过实现平滑的运动特性。

6、安全防护装置
具有故障提示及报警功能，并且每次出现故障时都能准确的反映出故障具体位置，便于迅速排除故障，主要包括：机器人碰撞
保护功能；工件安装到位检测；胶桶的缺胶报警；光幕安全保护。

编程方法：
1、示教编程：在发动机盖涂胶轨迹上，先描出数个特征点（如直线与直线的衔接点，直线与圆弧的连接点，圆弧与圆弧的联结点）
然后手动操作机器手，使胶枪逐一对准特征点，确认并记忆这些点的坐标，控制系统自动将这些点联结成一条完整的平滑的曲线。

2、按图编程
按照绘好的机械图纸，将复杂的曲线分割成若干标准的直线、圆弧（圆椭圆等）、抛物线等，确保这些线单元能够用控制系统固有
函数描述。

用固有的函数按顺序描述这些线单元，使图纸描绘的曲线变为机器人的运动曲线。

示教编程方式的优点是易学易用灵活，克服了按图编程以涂胶轨迹数据输入繁琐过程。

采用示教编程方式后，仅需工件实物即可快
捷方便地完成编程。

而且三维空间内任意曲线轨迹的涂胶均匀。

机器人示教编程方式，使设备的操作更趋柔性化与智能化，可以随意调
用和修改涂胶程序。

缺点是针对高精密图胶不能完好的保证涂胶精度。

影响涂胶效果的因数：
涂胶的效果与很多因素有关：
机器手的重复精度、运动速度、机械刚性、轨迹的特性、胶的特性、供胶系统的特性、控制系统的特性等。

所以在设计图胶机器人
时，必须把所有的问题分析透彻，才有可能设计出好用的产品。

光滑曲线，该曲线就是工件需要涂胶的运动轨迹。

示教编程方式克服了数控编程以涂胶轨迹数据输入，必须借助准确的零件图纸及
事先计算出轨迹曲线节点的坐标，逐步输入的烦琐方式。

采用示教编程方式后，仅需工件实物即可快捷方便地完成编程。

适用于三维空
间内任意曲线轨迹的涂胶和材料均匀涂布。

机器人示教编程方式，使设备的操作更趋柔性化与智能化，可以随意调用和修改涂胶程序。

直角坐标机器人在无损检测中的应用
检测机器人介绍
检测机器人是为做无损伤检测工作设计研发的，无损检测是指在不破坏产品的形状、结构和性能的情况下，为了了解产品及各种结构物材料的质量、状态、性能及内部结构所进行的各种检测叫做无损检测；检测机器人具有性能可靠、精确度高、操作面积广、机动灵活等多种优点，在越来越多的工作中得到了认可，也把我们的双手从危险的工作中解脱出来。

当今常用的无损检测方法有：射线检测（RT）、超声波检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）、涡流检测（ET）和目视检测（VT）。

检测机器人采用台湾上银直线导轨做为主体定位单元，保证了可靠的精度了坚固的结构，采用工控机作为控制核心，采用伺服电机做为驱动单元，设备由安装架及显示器工作台、机器人定位系统、伺服驱动系统、末端检测设备、控制系统等组成，即保证了检测机器人的工作效率，同时也保证了工作质量。

检测机器人在诸多领域都有广泛应用，如太阳能电磁板的检测、航空航天科技、汽车制造、地质勘探、图像处理等等，可以说检测机器人做为一项新兴的科技产品，已经在以很快的速度不但改变我们的生活，并且在未来依然会给我们带来劳动力的革新。

检测机器人结构特定和性能介绍
哈尔滨斯坦科技公司，多年来一直为开发设计优秀的工业机器人而不断努力奋斗，这些年的积累，让我们拥有了国内先进的技术和经
验，我们的团队也在不断成熟。

系列检测机器人是众拓公司近年来推出的产品，并在工作中不断的成长，现已日趋完善。

系列检测机器人采用台湾上银进口直线导轨做为定位系统，质量可靠、定位精确。

检测机器人主要特点
1、使用台湾上银公司生产的直线定位单元搭建，机构紧凑、刚性好、便于维护。

2、使用PLC做为系统的控制核心，定位精确、抗干扰能力强、工作可靠，并且操作简单，易于现场员工零基础上手。

3、采用伺服电机做为驱动单元，运行精度高、运行平稳可靠。

4、自主研发，技术成熟，使用标准化的运动模块，设计和制造周期短。

5、您需要的产品，我们为您量身定制。

系列检测机器人主要技术指标：
1、检测对象：各种机械、电子类零部件、太阳能电磁板、航空航天科技、金属类产品等。

2、末端检测系统选用：射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测、涡流检测等，也可按用户要求。

3、工作范围：按用户要求设计
4、体积：按用户要求设计
5、机器人重复精度：± 0.01mm
直角坐标机器人在压力机中的应用
1、功能：调整基本体高度。

2、空间要求：按客户需求设计
3、调整模具时间要求：按压力机尺寸设计
4、关于机械手电机与下部基本体连接的联轴器：按客户需求设计
调整基本体电机功率要求：在调整基本体高度时是空载运行，没有负荷。

5、机械手设计：1个机械手可对应单套或多套基本体调整头，每一个基本体调整头调整一
个基本体。

6、机械手导轨可设计在箱体四壁上，设计的机械手要能在Z轴方向上0度和翻转180度都
能使用，即可以作为上模使用，也可以作为下模使用。

7、模具工作时机械手与基本体是分离状态。

8、可视化界面，通过接口使基本点z方向的坐标文件，文件是高级语言格式，每
次一个文件可以读取多个曲面文件，每个曲面每个点可现实是否有数据输入、是否调型
完成、是否有故障功能；可实现与犀牛或AutoCad模型或Catia模型或Pro-e模型或Ug
模型的对接。