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什么是笛卡爾機器人--傳說中的直角坐標機器人
發(fā)布日期：2022/5/30 訪問次數(shù)：2725 來源：未知 作者：網(wǎng)站管理員
什么是笛卡爾機器人？
笛卡爾機器人基礎(chǔ)知識：
笛卡爾機器人由多個線性致動器組成，這些致動器配置為配置尖端的最終運動沿著與每個致動器對齊的3個相互正交的軸移動。笛卡爾機器人是2軸或3軸機器。它們還可以與旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合使用，形成更復雜的系統(tǒng)。笛卡爾機器人的主要優(yōu)點是，機器人的位置可以很容易地進行編程，而無需像鉸接式機器人手臂甚至SCARA機器人那樣進行廣泛的幾何計算或三角計算。笛卡爾機器人的例子如下：
Isel 中國提供各種配置的笛卡爾機器人。
笛卡爾機器人的另一個好處是機器人的工作范圍或范圍定義明確，可以很容易地可視化。如果機器人應(yīng)用需要安全防護，這將非常有用。笛卡爾機器人的另一個重要好處是工作區(qū)域是開放的，零件可以很容易地從3個側(cè)面放置在工作區(qū)域中，包括“前部”，其中操作員被撞擊的風險最小化。值得指出的是，鉸接式或SCARA機器人具有球形或圓柱形的工作包絡(luò)，需要更難制造的防護圍欄。如果將簡單的矩形框架與SCARA或關(guān)節(jié)臂機器人一起使用，則防護包絡(luò)將比工作包絡(luò)大得多，并且可能更難以將工件加載到機器人工作包絡(luò)中。
笛卡爾坐標以法國數(shù)學家和哲學家勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes，1596-1650 年）的名字命名，他引入了坐標系來展示代數(shù)如何用于解決幾何問題。這就是為什么術(shù)語“笛卡爾”通常大寫的原因。
笛卡爾機器人的優(yōu)勢
笛卡爾龍門機器人克服了這一限制。龍門機器人還沿著相互正交的軸移動各個執(zhí)行器。主要的設(shè)計區(qū)別在于“GANTRY”機器人在底部軸上具有2個平行軸或支撐，從而消除了底部軸上的懸臂設(shè)計和扭矩。有效載荷和伸展極限現(xiàn)在可以在設(shè)計中輕松擴展，而無需使用超大尺寸的線性致動器。笛卡爾龍門機器人的一些例子是：
左側(cè)的笛卡爾龍門機器人由2個獨立但電氣連接的電機驅(qū)動，這些電機經(jīng)過協(xié)調(diào)或同步以實現(xiàn)運動。右邊的例子在底部軸的中心有一個電機驅(qū)動，但它的導軌分開以提供運動的穩(wěn)定性，這種導軌的分離消除了貨架，并在龍門架的兩端為Z軸上的負載提供了支撐。這種對稱支撐分擔負載，并將懸臂機器人的扭矩負載轉(zhuǎn)換為基軸支撐軸承上的直接垂直負載。值得注意的是，單個導軌上幾乎所有的直線軸承在支撐直接垂直載荷方面都非常出色，但在支撐扭矩載荷方面卻受到限制。這就是為什么重型線性執(zhí)行器具有2個平行導軌和4個線性軸承的原因 - 這種配置需要扭矩載荷并將其轉(zhuǎn)換為直線軸承上的一對或相等且相反的垂直載荷。
Isel USA提供6種不同尺寸的平板式笛卡爾龍門機器人和許多其他配置，以解決各種設(shè)計考慮因素。
笛卡爾龍門機器人的好處是，開放式懸臂配置被在其行程兩端支撐的軸所取代。這意味著有效載荷和“龍門”軸行程都可以顯著增加，而無需更堅固，更昂貴的直線軸承和執(zhí)行器。龍門架設(shè)計的權(quán)衡是開放式機器人工作區(qū)現(xiàn)在不太容易進入。工件仍然可以相對容易地從左側(cè)或右側(cè)加載到機器人的工作范圍內(nèi)，但從前面加載將需要機器人移動到側(cè)面。平行軸也占據(jù)了機器人工作范圍的一部分。還要注意的是，增加機器人范圍和有效載荷的好處是以在底部軸上增加一個額外的執(zhí)行器以及需要一個可以處理并行執(zhí)行器驅(qū)動軸的運動控制器來實現(xiàn)的。對于較小的龍門結(jié)構(gòu)，例如上面顯示的結(jié)構(gòu)，可以在工件的中心有一個單軸驅(qū)動機構(gòu)，在龍門架的兩端有導軌來支撐龍門架并防止其貨架。
并行執(zhí)行器有時稱為主/從配置。在某些情況下，平行軸與機械連桿或齒輪或皮帶連接。這通常是在平行致動器彼此靠近的情況下完成的。如果平行軸相隔很遠的距離，其中機械連桿可能會引入2個軸的間隙或貨架，則兩個軸都由同步的電機驅(qū)動，因此它們都以相同的速度同時移動相同的距離。一個軸成為“主軸”，另一個軸非常緊密地跟隨主軸，稱為從軸。
笛卡爾龍門機器人的工作包絡(luò)線在笛卡爾機器人情況下得到了很好的定義。在這兩種情況下，創(chuàng)建安全外殼成為制作合適尺寸的盒子的相對容易的任務(wù)。
Isel 中國提供各種笛卡爾龍門機器人，笛卡爾機器人和皮帶傳動龍門機器人。
笛卡爾機器人與SCARA和算術(shù)手臂機器人的
比較 像大多數(shù)設(shè)計決策一樣，總是存在權(quán)衡。在這種情況下，龍門機器人具有傳統(tǒng)格式機器人顯著的有效載荷和分辨率優(yōu)勢。SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人確實具有速度優(yōu)勢。
龍門機器人和笛卡爾式機器人都可以制成具有非常大的工作范圍，因為只要有可用的線性致動器，就可以制作基軸。SCARA機器人被限制在幾英尺的范圍內(nèi)，而關(guān)節(jié)臂機器人通常被物理限制在大約10英尺半徑。
當速度是一個驅(qū)動因素時，SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人在給定的分辨率下具有明顯的優(yōu)勢。這是因為刀尖以等于臂長乘以接頭角速度的速度移動 - 所得產(chǎn)品可能是實質(zhì)性的。笛卡爾式機器人總是在速度與分辨率之間做出權(quán)衡—— 分辨率越精細，得到的速度就越慢。分辨率一般基于機械驅(qū)動機構(gòu)——滾珠絲杠、齒條小齒輪、直線電機或皮帶傳動。
所有設(shè)計之間的可重復性非常均勻，但在很大程度上取決于所使用的技術(shù)。在笛卡爾機器人的情況下，滾珠絲杠通常比齒條和小齒輪具有更高的可重復性，并且在滾珠絲杠驅(qū)動的機器人中，帶有防背隙滾珠螺母的研磨螺釘通常比帶有標準滾珠螺母的軋制滾珠絲杠更準確和可重復。在SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人中，擺線驅(qū)動器和諧波驅(qū)動器往往比行星齒輪箱更精確。雖然行星齒輪箱和擺線齒輪箱往往具有更高的扭矩容量。
專為協(xié)同
工作而設(shè)計的免費技術(shù) 關(guān)節(jié)臂機器人和協(xié)作機器人在裝載/卸載應(yīng)用中特別有用。由于大多數(shù)COBOT型機器人上都有手臂和旋轉(zhuǎn)底座上的擴展，因此它們可以輕松裝載和卸載CNC機器或笛卡爾龍門機器人式路由器和點膠機。在這些類型的應(yīng)用程序中，這兩種樣式實際上非?；パa。笛卡爾機器人具有負載能力和剛性，可以執(zhí)行加工或點膠甚至焊接或檢查等功能。關(guān)節(jié)臂協(xié)作式機器人特別適合“伸手”將零件裝載和卸載到笛卡爾機器人中。協(xié)作機器之間的通信將單獨
討論 選擇笛卡爾機器人
選擇笛卡爾機器人 首先涉及選擇哪些參數(shù)是最重要的。通常，首先要考慮的是工作包絡(luò)。這決定了系統(tǒng)的整體尺寸，并由正在加工的零件的尺寸固定。
下一個考慮因素是所需的速度以及運動的分辨率。速度和分辨率之間的權(quán)衡意味著分辨率越精細，產(chǎn)生的速度就越慢。這通常指定了驅(qū)動機構(gòu)的性質(zhì)。
要考慮的最后一個要點是正在移動的有效載荷的大小和重量。如前所述，笛卡爾機器人由線性致動器構(gòu)成。有效載荷的大小和行程的大小將指定致動器的大小和功能。更大的行程和更大的有效載荷需要更重的軸承。限制因素通常是產(chǎn)生的力矩載荷 - 而不僅僅是有效載荷的重量。在指定笛卡爾機器人時，有效載荷的偏移距離通常比重量本身更重要，例如，對于大多數(shù)線性執(zhí)行器來說，10磅的有效載荷并不是很大，但是如果它從軸向懸垂20“的距離，則執(zhí)行器上施加200 in.lbs的扭矩。該扭矩可能很大，也可能不大，具體取決于模組規(guī)格。
笛卡爾機器人由多個線性致動器組成，這些致動器配置為配置尖端的最終運動沿著與每個致動器對齊的3個相互正交的軸移動。笛卡爾機器人是2軸或3軸機器。它們還可以與旋轉(zhuǎn)軸結(jié)合使用，形成更復雜的系統(tǒng)。笛卡爾機器人的主要優(yōu)點是，機器人的位置可以很容易地進行編程，而無需像鉸接式機器人手臂甚至SCARA機器人那樣進行廣泛的幾何計算或三角計算。笛卡爾機器人的例子如下：
懸臂笛卡爾機器人的例子
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| XYZ笛卡爾機器人 | XY笛卡爾機器人 | XYZ笛卡爾機器人 |
Isel 中國提供各種配置的笛卡爾機器人。
笛卡爾機器人的另一個好處是機器人的工作范圍或范圍定義明確，可以很容易地可視化。如果機器人應(yīng)用需要安全防護，這將非常有用。笛卡爾機器人的另一個重要好處是工作區(qū)域是開放的，零件可以很容易地從3個側(cè)面放置在工作區(qū)域中，包括“前部”，其中操作員被撞擊的風險最小化。值得指出的是，鉸接式或SCARA機器人具有球形或圓柱形的工作包絡(luò)，需要更難制造的防護圍欄。如果將簡單的矩形框架與SCARA或關(guān)節(jié)臂機器人一起使用，則防護包絡(luò)將比工作包絡(luò)大得多，并且可能更難以將工件加載到機器人工作包絡(luò)中。
笛卡爾坐標以法國數(shù)學家和哲學家勒內(nèi)·笛卡爾（René Descartes，1596-1650 年）的名字命名，他引入了坐標系來展示代數(shù)如何用于解決幾何問題。這就是為什么術(shù)語“笛卡爾”通常大寫的原因。
笛卡爾機器人的優(yōu)勢
- 易于計算和編程位置
- 工作范圍易于定義和封閉，確保安全
- 通常比SCARA或關(guān)節(jié)臂機器人的有效載荷高得多
- 通過選擇合適的線性致動器，可以形成更大的工作范圍
笛卡爾龍門機器人克服了這一限制。龍門機器人還沿著相互正交的軸移動各個執(zhí)行器。主要的設(shè)計區(qū)別在于“GANTRY”機器人在底部軸上具有2個平行軸或支撐，從而消除了底部軸上的懸臂設(shè)計和扭矩。有效載荷和伸展極限現(xiàn)在可以在設(shè)計中輕松擴展，而無需使用超大尺寸的線性致動器。笛卡爾龍門機器人的一些例子是：
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| 笛卡爾龍門機器人示例，在基軸上具有雙軸驅(qū)動器。此配置有時稱為“H”幀 | 笛卡爾龍門機器人示例，帶有平板工作臺和單軸驅(qū)動中心 |
左側(cè)的笛卡爾龍門機器人由2個獨立但電氣連接的電機驅(qū)動，這些電機經(jīng)過協(xié)調(diào)或同步以實現(xiàn)運動。右邊的例子在底部軸的中心有一個電機驅(qū)動，但它的導軌分開以提供運動的穩(wěn)定性，這種導軌的分離消除了貨架，并在龍門架的兩端為Z軸上的負載提供了支撐。這種對稱支撐分擔負載，并將懸臂機器人的扭矩負載轉(zhuǎn)換為基軸支撐軸承上的直接垂直負載。值得注意的是，單個導軌上幾乎所有的直線軸承在支撐直接垂直載荷方面都非常出色，但在支撐扭矩載荷方面卻受到限制。這就是為什么重型線性執(zhí)行器具有2個平行導軌和4個線性軸承的原因 - 這種配置需要扭矩載荷并將其轉(zhuǎn)換為直線軸承上的一對或相等且相反的垂直載荷。
Isel USA提供6種不同尺寸的平板式笛卡爾龍門機器人和許多其他配置，以解決各種設(shè)計考慮因素。
笛卡爾龍門機器人的好處是，開放式懸臂配置被在其行程兩端支撐的軸所取代。這意味著有效載荷和“龍門”軸行程都可以顯著增加，而無需更堅固，更昂貴的直線軸承和執(zhí)行器。龍門架設(shè)計的權(quán)衡是開放式機器人工作區(qū)現(xiàn)在不太容易進入。工件仍然可以相對容易地從左側(cè)或右側(cè)加載到機器人的工作范圍內(nèi)，但從前面加載將需要機器人移動到側(cè)面。平行軸也占據(jù)了機器人工作范圍的一部分。還要注意的是，增加機器人范圍和有效載荷的好處是以在底部軸上增加一個額外的執(zhí)行器以及需要一個可以處理并行執(zhí)行器驅(qū)動軸的運動控制器來實現(xiàn)的。對于較小的龍門結(jié)構(gòu)，例如上面顯示的結(jié)構(gòu)，可以在工件的中心有一個單軸驅(qū)動機構(gòu)，在龍門架的兩端有導軌來支撐龍門架并防止其貨架。
并行執(zhí)行器有時稱為主/從配置。在某些情況下，平行軸與機械連桿或齒輪或皮帶連接。這通常是在平行致動器彼此靠近的情況下完成的。如果平行軸相隔很遠的距離，其中機械連桿可能會引入2個軸的間隙或貨架，則兩個軸都由同步的電機驅(qū)動，因此它們都以相同的速度同時移動相同的距離。一個軸成為“主軸”，另一個軸非常緊密地跟隨主軸，稱為從軸。
笛卡爾龍門機器人的工作包絡(luò)線在笛卡爾機器人情況下得到了很好的定義。在這兩種情況下，創(chuàng)建安全外殼成為制作合適尺寸的盒子的相對容易的任務(wù)。
Isel 中國提供各種笛卡爾龍門機器人，笛卡爾機器人和皮帶傳動龍門機器人。
笛卡爾機器人與SCARA和算術(shù)手臂機器人的
比較 像大多數(shù)設(shè)計決策一樣，總是存在權(quán)衡。在這種情況下，龍門機器人具有傳統(tǒng)格式機器人顯著的有效載荷和分辨率優(yōu)勢。SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人確實具有速度優(yōu)勢。
龍門機器人和笛卡爾式機器人都可以制成具有非常大的工作范圍，因為只要有可用的線性致動器，就可以制作基軸。SCARA機器人被限制在幾英尺的范圍內(nèi)，而關(guān)節(jié)臂機器人通常被物理限制在大約10英尺半徑。
當速度是一個驅(qū)動因素時，SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人在給定的分辨率下具有明顯的優(yōu)勢。這是因為刀尖以等于臂長乘以接頭角速度的速度移動 - 所得產(chǎn)品可能是實質(zhì)性的。笛卡爾式機器人總是在速度與分辨率之間做出權(quán)衡—— 分辨率越精細，得到的速度就越慢。分辨率一般基于機械驅(qū)動機構(gòu)——滾珠絲杠、齒條小齒輪、直線電機或皮帶傳動。
所有設(shè)計之間的可重復性非常均勻，但在很大程度上取決于所使用的技術(shù)。在笛卡爾機器人的情況下，滾珠絲杠通常比齒條和小齒輪具有更高的可重復性，并且在滾珠絲杠驅(qū)動的機器人中，帶有防背隙滾珠螺母的研磨螺釘通常比帶有標準滾珠螺母的軋制滾珠絲杠更準確和可重復。在SCARA和關(guān)節(jié)臂機器人中，擺線驅(qū)動器和諧波驅(qū)動器往往比行星齒輪箱更精確。雖然行星齒輪箱和擺線齒輪箱往往具有更高的扭矩容量。
專為協(xié)同
工作而設(shè)計的免費技術(shù) 關(guān)節(jié)臂機器人和協(xié)作機器人在裝載/卸載應(yīng)用中特別有用。由于大多數(shù)COBOT型機器人上都有手臂和旋轉(zhuǎn)底座上的擴展，因此它們可以輕松裝載和卸載CNC機器或笛卡爾龍門機器人式路由器和點膠機。在這些類型的應(yīng)用程序中，這兩種樣式實際上非?；パa。笛卡爾機器人具有負載能力和剛性，可以執(zhí)行加工或點膠甚至焊接或檢查等功能。關(guān)節(jié)臂協(xié)作式機器人特別適合“伸手”將零件裝載和卸載到笛卡爾機器人中。協(xié)作機器之間的通信將單獨
討論 選擇笛卡爾機器人
選擇笛卡爾機器人 首先涉及選擇哪些參數(shù)是最重要的。通常，首先要考慮的是工作包絡(luò)。這決定了系統(tǒng)的整體尺寸，并由正在加工的零件的尺寸固定。
下一個考慮因素是所需的速度以及運動的分辨率。速度和分辨率之間的權(quán)衡意味著分辨率越精細，產(chǎn)生的速度就越慢。這通常指定了驅(qū)動機構(gòu)的性質(zhì)。
要考慮的最后一個要點是正在移動的有效載荷的大小和重量。如前所述，笛卡爾機器人由線性致動器構(gòu)成。有效載荷的大小和行程的大小將指定致動器的大小和功能。更大的行程和更大的有效載荷需要更重的軸承。限制因素通常是產(chǎn)生的力矩載荷 - 而不僅僅是有效載荷的重量。在指定笛卡爾機器人時，有效載荷的偏移距離通常比重量本身更重要，例如，對于大多數(shù)線性執(zhí)行器來說，10磅的有效載荷并不是很大，但是如果它從軸向懸垂20“的距離，則執(zhí)行器上施加200 in.lbs的扭矩。該扭矩可能很大，也可能不大，具體取決于模組規(guī)格。
