直角坐标上下料机器人运行方案分析与确定
本文将从成本、工作速度、精度、稳定性、安装及维护、装配灵活性、设计灵活性与兼容性这些方面来比较直角坐标式上下料机器人
的方案1和方案2，然后从中选出更适合本项目实施的方案。
直角坐标式上下料机器人方案简图
（１）从成本上来，方案１的ｘ轴运动采用直线电机，方案２采用带传动。方案ｌ的Ｘ轴成本就明显比方案２的成本要高得多，同时，方案ｌ的周边设备及相关设备的成本也会相应较高，这将导致这条生产线的成本较高。因此，从成本角度来说，方案２比方案１要好。
（２）从工作速度上来说，方案ｌ由于Ｘ轴采用直线电机，Ｙ轴采用齿轮齿条，这两种直线运动方式都适宜于快速运动，其工作速度显然比方案２的要高，因此比方案２更适用于对上下料速度有一定要求的上下料系统。但是在本上下料系统中，在一个上下料周期（５ｒａｉｎ）里，Ｘ轴的行程约６．４ｍ，机器人的实际速度并不高，因此方案ｌ的速度优势在本上下料系统中就显得毫无意义了。
（３）从精度上来说，方案１和方案２的Ｙ轴和ｚ轴的精度都相当，因此不具有可比性。但是方案ｌ的ｘ轴由于采用了直线电机，其精度可达纳米级（目前最精密的直线电机精度可达ｌＯｎｍ），而由同步齿形带系统组成的直线运动单元，其一般精度可以达到０．Ｏｌｍｍ以上，两者都满足装配精度（Ｏ．０２ｍｍ）的要求。因此方案ｌ和方案２都可以满足精度要求，并且方案ｌ比方案２精度要更高。
（４）从稳定性来说，由于方案ｌ的Ｘ轴和Ｙ轴采用直线电机和齿轮齿条，因此运行速度比方案２要快，加减速度也要大，因此带的振动也比方案２要大，对上下料机器人和机床的工作都是不利的，因此，从稳定性来说方案２要比方案１要好。
（５）从安装及维护来说，两者的安装难度相当，但是当出现什么故障，方案ｌ中的直线电机的维护比较复杂，需要专门的人员进行维修；方案２中的同步齿形带的维护和更换都比较方便，也不需要特别专业的人员，并且维修成本也比较低，因此维护性方案２比方案１要好。
（６）从装配灵活性和实用性上来说，方案ｌ共有四个自由度，方案２比方案１少一个绕ｚ轴转动的自由度，因此方案１的灵活性比方案２要好。但是从实用的角度上来说，由于此直角坐标上下料机器人是同时服务于两台机器人的，在上下料的过程中，上下料机器人很难检测到机床主轴的位置，因此很难确定绕Ｚ轴转动副的控制第二章设计要求及方案分析参数，因此显得不是那么实用。而在实际上下料的过程中，只要保证机床与机器人的相对位置事先调整好，并且示教合理，用方案２的三个自由度完全可以精确的实现上下料工作。
（７）从设计灵活性来说，方案１中使用的直线电机一般是整体外购的，一般都是标准化的产品，它的功能与结构一般都不一定是用户完全满意的，而方案２中同步齿形带的使用，齿形带、带轮、传感器、标准件和一些自制件可以自由组合，因此可以最大程度上满足用户的要求，反应用户的需求。因此从设计灵活性上来说，方案２比方案ｌ好。
（８）从兼容性来说，方案ｌ中的直线电机的电气系统往往由生产厂家所决定，而方案２的电气系统可以由设计者自己决定，可以根据需要选择与控制器，驱动器等相匹配的电气元件。而在方案１中有可能会出现控制部分和工作部分不兼容的现象。另外，本套上下料系统在工作的过程中，是一个有尘屑，油污，震动的环境，而方案１中的齿轮齿条、直线电机都是不适合在这种环境下工作的，而同步齿形带则能在这些环境下良好的工作。因此从兼容性来说，方案２也比方案１要好。
综合分析以上８点，发现方案２从成本，稳定性，可维护性，设计灵活性，兼容性来说都比方案１要好，而精度，装配灵活性和工作速度则比不上方案１。虽然方案２有精度和工作速度上的劣势，但它从本质上来说还是能满足本项目的工作需求的，因此方案２仍可顺利完成上下料工作。同时具有上下料系统先进可靠，成本适中，运行稳定的要求。因此综合来说，选取方案２作为本上下料系统的最终实现方案。