在很多產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，應(yīng)用機器人來完成一些生產(chǎn)工序，不僅能提高生產(chǎn)效率，降低成本，更能提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如在食品生產(chǎn)過程中，機器人可以完成外觀檢驗、搬運、包裝、托盤化運輸、在食品行業(yè)的應(yīng)用中，由于機器人自身采用了便于清潔的不銹鋼材質(zhì)和多重防護措施，又避免了人工參與，所以易于保證食品衛(wèi)生及食品質(zhì)量。由于機器人工作時具有高度重復(fù)的一致性，因此一些生產(chǎn)工序由機器人來完成，會使產(chǎn)品的重量更加精確，外觀更加精美，減少浪費，降低成本。機器人可以24小時高速高效工作，可以替代多名人工，隨著勞動力成本不斷上升，應(yīng)用高效經(jīng)濟的直角坐標機器人會降低生產(chǎn)成本。直角坐標機器人還被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、化妝品、包裝、儀表裝配、繼電器生產(chǎn)等眾多行業(yè)。本文先概述直角坐標機器人，再主要介紹直角坐標機器人在食品行業(yè)的應(yīng)用案例。

一 直角坐標機器人簡介

    機器人按ISO 8373定義為：位置可以固定或移動，能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制、可重復(fù)編程、多功能多用處、末端操作器的位置要在3個或3個以上自由度內(nèi)可編程的工業(yè)自動化設(shè)備。這里自由度就是指可運動或轉(zhuǎn)動的軸。直角坐標機器人是以直線運動軸為主，各個運動軸通常對應(yīng)直角坐標系中的X軸，Y軸和Z軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標機器人的各個直線運動軸間的夾角為直角。

    直角坐標機器人主要由一些直線運動單元，驅(qū)動電機，控制系統(tǒng)和末端操作器組成。針對不同的應(yīng)用，可以方便快速組合成不同維數(shù)，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標機器人。從簡單的二維機器人到復(fù)雜的五維機器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從食品生產(chǎn)到汽車裝配等各行各業(yè)的自動化生產(chǎn)線中，都有各式各樣的多臺直角坐標機器人和其它設(shè)備嚴格同步協(xié)調(diào)工作，可以說直角坐標機器人幾乎能勝任幾乎所有的工業(yè)自動化任務(wù)。下面是

其主要特點：
    1 任意組合成各種結(jié)構(gòu)樣式，多種帶載能力和不同尺寸的機器人，
    2 采用多根直線運動單元級連和齒輪齒條傳動，可以組成幾十米的超大行程機器人。
    3 采用多根直線運動單元平連或者各帶多個滑塊結(jié)構(gòu)時其帶負載能力可增加到數(shù)噸。
    4 其最大運行速度可達到每秒8米，加速度可達到每秒4米。
    5 重復(fù)定位精度可達到0.01mm～0.05mm。

二 食品行業(yè)對于直角坐標機器人的要求和工作原理

    1 工作要求：

    1）首先把從傳送帶傳送過來的糕點抓住，再保證糕點間部份重疊及裝入包裝紙盒內(nèi)。
    2）每小時處理12000個糕點，每天可工作24小時，每周可工作六天。
    3）機器人運動軸要有相應(yīng)的防護措施，防止糕點屑掉到運動軸上。
    4）要能適用3種傳送糕點方式，5種不同形狀和體積的包裝盒以及對于不同形狀和體積的糕點的碼放。
    5）更換不同品種糕點時機器人系統(tǒng)的停機時間最長不超過5分鐘。
    6）裝滿糕點后由人工搬運走。

    2 機器人結(jié)構(gòu)

    由于行程小，負載輕，運動速度高及不怕食品腐蝕，我們采用圖1所示的XZ高動態(tài)結(jié)構(gòu)機器人。該結(jié)構(gòu)機器人自身重量輕，使其具有很好的高動態(tài)特性，可以完成快速加速或減速的運動及高速運動。在工作過程中食品一直在X軸和Z軸的下方使糕點屑不易粘到機器人上，加之機器人本體不怕食品腐蝕，自身不產(chǎn)生污染和粉塵。

    該機器人的控制系統(tǒng)采用德國Berger Lahr公司的智能型伺服驅(qū)動系統(tǒng)TLC634              
    對于大負載的應(yīng)用可以如圖2所示的選用帶防護帶的直線運動單元。齒型帶已把里面的直線導(dǎo)軌全部蓋上，在最外面又加一個防護鋼帶。防護鋼帶被直線運動單元內(nèi)部的磁行材料吸在齒型帶的外面，防止灰塵等接觸齒型帶和直線導(dǎo)軌。還可以采用絲杠和尺條傳動方式。
    

圖2

                                      
    3 工作工程

    圖3是該機器人工作時的照片。從傳送帶上傳送來的糕點分兩排并列向機器人工作地點傳送。由于糕點形狀的原因，當兩個糕點被最終點定位板擋住后，后面的兩個糕點會部分壓到前面的兩個糕點上。當這一傳送帶上有8個糕點時其對應(yīng)的4個傳感器就都有輸出信號，機器人就可以快速運動到其上方，然后Z軸下降使其吸盤完全壓到糕點上，再通過負壓把糕點吸住，然后先Z軸上升400mm，X軸再運動到包裝盒上方，這時Z軸下降使糕點進入包裝盒內(nèi)，吸盤充氣釋放糕點。這樣就完成了一次從抓取到裝入盒內(nèi)的過程，再開始完成從令一傳送帶上的抓取搬運和裝盒過程。完成一次抓取搬運和裝盒過程的時間是2.1秒，有0.3秒的剩余時間。在整個運動控制過程中，要檢測抓取到位信號，壓力信號等。

圖3

三 注意點

1）由于在糕點生產(chǎn)過程中會有油物，易使運動軸粘上糕點渣，所以機器人必須有相應(yīng)的防護措施。在本項目中采取高密度雙刷去糕點渣辦法。
2）另外整個機器人上裸露處及內(nèi)部一些關(guān)鍵件全部采用無銹鋼材材料使其不上銹。
3）由于食品行業(yè)對衛(wèi)生要求很高，必須確保機器人在工作中不掉潤滑油，不產(chǎn)生任何灰塵。

四 展望

    綜上所述的直角坐標機器人近10年來一直高效的應(yīng)用在食品行業(yè)，并獲得國內(nèi)外客戶的好評。而在有的食品生產(chǎn)過程中濕度大，還有的機器人要在有類似海水或其它腐蝕性氣體和液體的環(huán)境下工作，因此機器人的防水防腐性能就變得很重要。百格拉公司的技術(shù)人員與用戶密切合作，成功地解決了這些難題。經(jīng)過的不斷完善，今天百格拉公司的直角坐標機器人已經(jīng)成功的應(yīng)用于很多食品生產(chǎn)加工行業(yè)。更多的應(yīng)用及相應(yīng)的詳細資料請與沈陽百格機器人有限公司聯(lián)系。