1、使用要求分（fèn）析

 
對於選型的人員首先要有物理運動學基（jī）礎，材料力學基（jī）礎，伺服驅動器使用和數控係統的應（yīng）用（yòng）經（jīng）驗，但最主要是把用戶的問題和要求等了解清楚。對於簡單任務和有（yǒu）經（jīng）驗的工程師通過電話和郵件就可以溝通好，而（ér）對複雜的任務要到現場雙方共同分析和製定任務描述，給出（chū）具體合理的要求。下麵是所需要的主要信息：
 
機械手的工作過程，手抓和負載（zǎi）的總重量，一個完整的工作周期是多少，可能分（fèn）解成的子運動及對應的時間，運動和取抓（zhuā）過程中與其它設備的同步/握手要求，各個運動軸的有效運動長度及允許的（de）最大運行速度（dù）及加減速度，機械手工作周圍空間（jiān）上的限製，使用環境有粉末，高溫，水和濕度等特殊防護要求，
 
2、機（jī）械手結構形式選擇
 
根（gēn）據前麵“使用要（yào）求分析”中獲（huò）得（dé）的信息資（zī）料來選擇機械手的結構形式。原則上盡可能選擇龍門式直（zhí）角坐標機械手，但有時受工作空間（jiān）限製必須選（xuǎn）擇懸臂式等（děng）。在食品搬運（yùn）和玻璃切割等項（xiàng）目中（zhōng）會產生大量（liàng）粉末,傷害運（yùn）動軸裏麵的導軌，此（cǐ）時（shí）最（zuì）好采用吊掛式機械手。有時根（gēn）據負載及運動距（jù）離（lí）和空間限製（zhì）必須選用（yòng）掛臂式。根據機（jī）械手的工作任務來確定（dìng）負載的（de）運（yùn）動位置（zhì）精度要求，要考慮（lǜ）減（jiǎn）速時晃動產（chǎn）生的位置誤差。根據機械手的工作任務（wù）及其工作空間上（shàng）的限製（zhì）來確定運動軸數量（liàng）及各自運動行（háng）程。
 
3、規劃運動（dòng）軌跡及運動速度
 
根據機械手的工作任務和空間限（xiàn）製來規劃運動軌跡。盡可能減少運動距離，對工作周期要求嚴的應用要盡可能（néng）運用多軸（zhóu）同時運動（dòng）來（lái）減少（shǎo）運動時間和降低運動速度。抓取負（fù）載後運動速度要低，空載返回原始點時要快。負載（zǎi）大（dà）時加速度和減（jiǎn）速度要小，盡可（kě）能避免產生（shēng）巨大的衝擊力。根據上麵的原則給出各段運動的（de）速（sù）度，加速度和減速度（dù）。各個運動段間盡可能平穩變速以保證工作周期（qī）,減少衝擊力和運行噪音。在運動速度分配時要充分考慮各個運動過程與其（qí）它設備間的同（tóng）步（bù）協調時（shí）間（jiān），而且規劃的運動時間要比用戶要求的時間短（duǎn）些。
 
4 受力分析
 
根據速度分（fèn）析得出各個軸的最大加速度和減（jiǎn）速度（dù）。然後再計算出多軸同時運動時產生的合成最大減速度。選擇獨立運動的減速度和同時運動時合成減（jiǎn）速度二者中大的減速度，根（gēn）據這個最大的減速度計算出（chū）XYZ三個方（fāng）向的最大衝（chōng）擊力Fx, Fy和Fz及（jí）產生的最大（dà）扭曲（qǔ）力矩Mx, My和Mz。在計算（suàn）不同軸扭曲力矩（jǔ）Mx, My和Mz時要考慮等效負載的重心位置，總重力和減速（sù）時產生的衝擊力。
 
根據Fx, Fy和Fz及產生的最大扭曲（qǔ）力矩Mx, My和Mz來選擇出各個運動軸的結構形式和型號。還要考慮各個運動軸間的連接方式，保證其強度，有足夠的抗（kàng）衝（chōng）擊力能力，使其能長期穩定高（gāo）速（sù）高效工作。
 
5 變形分析
 
繞度形變僅在大跨度懸空方式（shì）下，而且受力很大的情況下才發生。其繞度形變量（liàng）的計算方法見下麵的公式。 但（dàn）Z軸和X軸的安裝方式保證了本公司機器（qì）人沒有繞度形變發生或繞度形變極其微小可以忽略不計。
f = (F×L3)/(E×I×192)
f：撓度（dù）形變 (mm) f≤ 1 mm
F：負載壓力（lì） (N)
L：導軌長（zhǎng）度 (mm)
E：彈性模量（liàng）(70,000N/mm2)
I：麵積平（píng）方(mm4) 在很多任務中可以允許在運動中有一定量的變形，但在玻璃切割機等數控設備類的應用中是不（bú）允許產生變形的。為此我們要根據（jù）前麵求出的最（zuì）大力（lì）來查看各種型號運動軸的變形量曲線。必（bì）要時（shí）可以選（xuǎn）擇加強型，付加加（jiā）強板等，詳（xiáng）情請與沈陽百格機器人公司周文寶聯係。
 
6 選擇（zé）驅（qū）動電機
 
根（gēn）據直線定位單元驅動（dòng）軸的最高（gāo）轉速來選擇驅動（dòng）電機。當驅（qū）動軸的最高轉速低於600轉/分時通常選用步進電機，否則要選用交流伺服電機。但交（jiāo）流伺服電機的最高轉速（sù）不要超過3000轉/分，否則影響其（qí）壽命（mìng）。當選用步進電機做驅動軸時，其負載的轉動慣量與步進電機的轉動慣量比（bǐ）要小於12，當選用伺服電機做驅動軸時，其負載的（de）轉動（dòng）慣量與伺服電機的轉動慣量比要小於8，否則影響其高（gāo）動態特性。但轉動慣量比大於上（shàng）麵的（de）數值時，要加德國扭卡特公司的精密行星減速機。在不超過驅動電機最高轉速限製情況下，要盡量選擇大減速比的減速機。為了保證高的（de）動態特性，保證（zhèng）在約定的時間內完成任務（wù），驅動電機的最大出力要比理論計（jì）算值（zhí）至少高出85%。我們通常所選擇的驅動電機的最大出力要比理（lǐ）論計算值至（zhì）少高出100%，而轉動慣量比要小於5。還要考（kǎo）慮所選擇的伺服電機能與德國扭（niǔ）卡（kǎ）特公司的（de）精密行星減速機匹配，減速機要能安裝到驅動軸上，及電機的控製方式與數控係統相配合。有關驅動電機和減速機的詳細技術數據和使用注意事項請與沈陽百格機器人（rén）公司聯係。
 
7 確（què）定機械（xiè）手的結構及各個運動軸
 
根據上麵（miàn）6個方麵的信息和數據就（jiù）可以最終選定機械手的結構形式及每個運動軸的具體型號和長度等（děng），通常（cháng）我們能從圖片庫中找出（chū）同樣結構的照片，這裏的照片（piàn）是指CAD圖或以往用戶機器人的照片。還要設計好各個軸間的連接板，不（bú）僅要考慮機械方麵的（de）裝配配合（hé）精度，材料的物（wù）理強度（dù），連接螺絲杆的拉力等（děng），更（gèng）要考慮在主要受衝（chōng）擊方向加大加強連接板（bǎn），必要時增加連接板。主要螺絲杆和螺絲帽要加膠，以防（fáng）長期振動後變鬆動。
 
機械手在加速和（hé）減速時會產生強大的衝擊力，而且（qiě）通常每天要工作24小（xiǎo）時，所以機械手必須被牢固地安裝在支架上。機械手的支架要有足夠的（de）抗衝擊力，要有地腳，以保證在長（zhǎng）期高速（sù）高動態運動衝（chōng）擊下，沒有任何晃動。此外在安裝時（shí）要（yào）保證（zhèng）運動（dòng）軸間的平行度（dù）、平麵度和垂直度。
 
8 連（lián）接板設計（jì）
 
連接（jiē）板的（de）方式非常重要，要由有多（duō）年實際經驗的師父來設計。連（lián）接板的方式及質量直接關係到所設計生產的（de）機械（xiè）手能否長期（qī）高速高效穩定工（gōng）作。為此要計算出每個（gè）運動軸的Fx, Fy和（hé）Fz及產生的最大扭曲力矩Mx, My和Mz。這裏在計算Fx, Fy和Fz時，不時每（měi）個軸自己運動時（shí）產生的力，而是在整個機械手高速運動時，使該軸產生（shēng）的最大合成運動（dòng）速度和加減速度值對應的Fx, Fy和（hé）Fz。而Mx, My和Mz的（de）計算也（yě）要考慮等效重心位置與滑塊中心位（wèi）置。在求出Fx, Fy和Fz及產生的最大扭曲力矩Mx, My和Mz後，所設（shè）計的連接方（fāng）式至少（shǎo）要有3倍的餘量。