直角坐标机器人&单轴机械手在3C装配中的应用

关键词：直角坐标机器人，单轴机械手，运动控制器，运动控制系统，3C装配，示教编程。

1. 序言：
作为一种成本低廉，系统结构简单的自动化机器人系统解决方案，直角坐标机器人除被大量应用于点胶、滴塑、码垛、分拣、包装等常见替代人工的工业领域外，还可以满足3C制造行业(电脑、手机、电视、数码影音产品及其相关产业产品)对高精度、高弹性机器人系统的需求，在一定程度上解决这个行业对劳动力的大量占用问题。
 

2. 直角坐标机器人的基本组成架构：
直角坐标机器人又称单轴机械手，工业机械臂，电缸等，是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。
直角坐标机器人采用运动控制系统实现对其的驱动及编程控制，直线、曲线等运动轨迹的生成为多点插补方式，操作及编程方式为引导示教编程方式或坐标定位方式。
因此，配置了完整运动控制系统的直角坐标机器人对于在三维空间内的运动具备可控性、灵活性和可编程性的特征，如果在其运动终端辅助配置结合生产工艺所需要的工装、夹具等，就可以有效的完成相应的工作任务。
 

3. 直角坐标机器人在3C装配中的系统设计：
具备较高硬件精度及软件运动灵活度的直角坐标机器人可用于3C行业的装配领域，完成重复性高，流程性强的生产工序，可以有效的改变这一领域大量占用人工劳动力的现状。
连续生产的常见的工序工位组织方式如下图所示：
 


运用直角坐标机器人进行系统架构时，整个系统应采用模块化的理念进行设计，即将一个完整的生产序列根据工艺顺序进行多层次的分解，形成多个工作单元，同时要确保每个工序单元在实施方式上、空间布局上以及生产节拍的组织上适合直角坐标机器人完成每个工序单元的生产任务，以及和上下游的其他单元形成有序配合，这种配合体现在多工位之间能实现有序联动，统一生产节拍，故障报警连锁等。
以下为某3C生产线的系统设计草图：
 

4. 直角坐标机器人和视觉识别系统的结合：
 
机器视觉识别系统是近年来兴起的一项新技术，目前机器人已经日益成为机器视觉系统的最佳载体，配上“眼睛”的机器人可以摆脱预订规划工作路径的工作限制，而是根据视觉系统的随机扑捉自我组织互动型的工作路径，这距离人工智能又前进了一大步。
3C领域的许多应用正需要机器视觉和机器人系统的有机结合来完成，例如对随机而来的物料进行有序的整理摆放，对工件装配方向或角度的调整，不良品的分拣剔除等环节均可应用。
 


直角坐标机器人和视觉系统的结合，大大提升了机器人系统的工作难度和精度，最终使机器人系统的使用效率得到巨大提升。

5. 应用案例展示：

1）.节能灯装配：
 

2）.电子类结构件装配：
 

3）.液晶屏的装配（含视觉系统）：
 

4）.工件测试及分拣整理：