工业机器人如何选择合适的负载和合适的夹具尺寸范围
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摘要: 我们在工业机器人选型时，往往会遇到工业机器人负载的选择，怎么选择合适的负载？这个难题往往困扰着我们，今天我就为大家解答一下，如何选择合适的负载和合适的夹具尺寸范围。
我们在工业机器人选型时，往往会遇到工业机器人负载的选择，怎么选择合适的负载？这个难题往往困扰着我们，今天我就为大家解答一下，如何选择合适的负载和合适的夹具尺寸范围。
工业机器人对工具的限制
允许可搬重量
允许最大静负荷扭矩
允许最大惯量力矩
有这3个限制条件，工具设计时，手腕负荷必须控制在允许范围内。
1.可搬重量
机器人的手腕前端安装负荷必须控制在允许可搬运重量内。
搬运机器人的负荷重量，必须考虑抓手和工件的合计。
2.静负荷扭矩
用图表示上述静负荷扭矩的限制范围,就这是下述扭矩图的。确定工具的重 量和重心后、先用这幅扭矩图、看一看简略确认。在限制线旁边计算确认。请观注负荷越来越轻，范围越来越广的情况。
静负荷扭矩图
3.惯性扭矩
机器人手腕前端安装负荷：按重量和重心位置，计算的惯性扭矩必须控制在允许最大惯性扭矩以内。
[计算例]：以MZ07-01为例、5[kg]的负荷离第6轴转动中心0.1[m]的场合、计算惯性力矩。
（惯性矩）=（负荷重量[kg]）X（距离到中心[m]）?
=0.05[kg.m?]
扭矩是5kg x 9.8 x 0.1m=4.9[N.m]、参照扭矩图、看到计算的惯性力矩0.05[kg.m?]低于限制值。
用图表示上述惯性力矩的限制范围,就这是下述图的。请注意按静负荷 矩扭、限制值就变化。 确定工具的重量和重心后、先用这幅图、对图线确认。
操作机器人到可安全安装工具动姿态。 安装工具时，不必使工具朝向正上方或正下方。
工具＆末端执行器安装螺栓的栓进深必须小于安装面的螺丝进深。螺栓的栓进深若超过螺丝进深，则有损坏手腕的可能。
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工业机器人选择注意事项
工业机器人是具有超凡能力的设备，但是没有一台机器人适用于所有的使用应用场所。所以为特殊的场所选择合适的机器人是一项工程成功的关键。
工业机器人的选择需要对应用场合具有充分的了解，即机器人是用于什么工作，而应用本身是所采用机器人的类型。由于平面型关节机器人的树直稳定性以及较大的下向力，所以在装配应用中，可能会建议使用平面关键性机器人。另外焊接应用通常要求机器人具有较高的灵敏度以及较大的有效荷载能力，以移动笨重的焊枪。所以可能会选用大型六轴机器人。如果已经完成理解了工艺要求，及可以考虑一下内容：
机械手的几何形状
对终端执行器的要求
机械手的性能
机器人控制能器的能力
新旧机器人的对比
由于机械手的几何形状决定工业机器人的工作行程，所以应该要求首先考虑其几个形状，工作行程是指机械化动作范围。所以必须确定机械手可以达到所应用工作中的每一区域。此外，机器人的几何形状代表继续诶手的灵敏度。机械手必须能够通过应用要求制定范围来移动终端执行器。
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最大运动范围
在选择机器人的时候，你需要了解机器人要到达的最大距离。选择机器人不单要关注负载，还要关注其最大运动范围。每一个公司都会给出机器人的运动范围，你可以从中看出是否符合你应用的需要。最大垂直运动范围是指机器人腕部能够到达的最低点（通常低于机器人的基座）与最高点之间的范围。最大水平运动范围是指机器人腕部能水平到达的最远点与机器人基座中心线的距离。你还需要参考最大动作范围（用度表示）。这些规格不同的机器人区别很大，对某些特定的应用存在限制。
这个参数的选择也取决于应用。重复精度是机器人在完成每一个循环后，到达同一位置的精确度/差异度。通常来说，机器人可以达到0.5mm以内的精度，甚至更高。例如，如果机器人是用于制造电路板，你就需要一台超高重复精度的机器人。如果所从事的应用精度要求不高，那么机器人的重复精度也可以不用那么高。精度在2D视图中通常用&&&表示。实际上，由于机器人并不是线性的，其可以在公差半径内的任何位置。
速度对于不同的用户需求也不同。它取决于工作需要完成的时间。规格表上通常只是给出最大速度，机器人能提供的速度介于0和最大速度之间。其单位通常为度/秒。一些机器人制造商还给出了最大加速度。
机器人重量
机器人重量对于设计机器人单元也是一个重要的参数。如果工业机器人需要安装在定制的工作台甚至轨道上，你需要知道它的重量并设计相应的支撑。
机器人制造商一般都会给出制动系统的相关信息。一些机器人会给出所有轴的制动信息。为在工作空间内确定精准和可重复的位置，你需要足够数量的制动。机器人特定部位的惯性力矩可以向制造商索取。这对于机器人的安全至关重要。同时还应该关注各轴的允许力矩。例如你的应用需要一定的力矩去完成时，就需要检查该轴的允许力矩能否满足要求。如果不能，机器人很可能会因为超负载而故障。
这个也取决于机器人的应用时所需要的防护等级。机器人与食品相关的产品、实验室仪器、医疗仪器一起工作或者处在易燃的环境中，其所需的防护等级各有不同。这是一个国际标准，需要区分实际应用所需的防护等级，或者按照当地的规范选择。一些制造商会根据机器人工作的环境不同而为同型号的机器人提供不同的防护等级。
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在工业机器人选型时必须要考虑的两点是，一个机器人的运动范围。还有就是机器人工具的负载。
如上图所示：为ABB-RIB.6的运动包络线尺寸图纸与6700系列选型表。通过型号与样本。可以查询到其最大运动半径为2600 mm。
而机器人臂展半径，是需要根据实际项目需求来定，对于一名规划人员来说。在臂展选择时，首先就要根据机器人仿真模拟人员的可达模拟工作反馈建议来进行选择。而且要对各种机器人价格有一个初步估算。很多时候并不是臂展越小，负载越低的机器人价格越便宜。机器人是一种标准装备。很多时候负载居中，臂展居中的制造数量与销售数量巨大。其他机体参数略高或者略低的机器人价格反而更贵一些。
下面我以一个焊钳负载计算作为举例。计算软件使用MOTOMAN-DX100机器人。现在最新的MOTOMAN为DX200系列。方法是相同的。
首先找到焊钳厂商提供的技术参数图纸。如果没有，也可以自行进行计算。一般的方法为，在CATIA中为3D焊钳图纸进行不通零部件材质进行素材添加。之后用测量计算功能得出焊钳的重心与转动惯量。之后打开MOTOMANLOAD软件。选择所需要应用的领域，和大体负载范围。之后输入重量、重心与转动惯量。进行分析计算。
负载最优化状态为85%-92%之间，如果超出选择机器人时候应降一档使用机器人或者提升一档使用机器人。如果考虑价格因素。还需要对工具进行优化，以便达到最优效果。并非软件不报错即为合格。毕竟重心与材质进行估算都应该留有一定的富余量机器人的运行工况并不能确定。这也是将负载最优化状态为85%-92%之间的原因，这样机器人可以全寿命周期的工作。
除了MOTOMAN的计算软件。还有KUKA计算软件如下图所示。
还有另一种为图表类型，比如川崎与那智机器人等其计算方法与文中所述类似。川崎计算表如下图所示。
来源：工业机器人集成与应用 侵删
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