概述

工业机器人系统集成时，机器人的选型是非常重要的，在众多的选型参数中，机器人的负载能力是重中之重。机器人的负载有多种类型，包括机器人工具负载、安装在机器人各个关节轴上的周边设备负载以及抓手工具抓取的工件负载等。不同型号的机器人，它们的负载能力是不同的。选型时，要根据机器人负载的评估方法测算出设计好的工具等设备的负载参数，然后再与预选机器人的负载能力进行对比，这样就能够评估出预选机器人是否匹配了。

常规评估方法

一般情况下，工具在设计完成后，设计人员可以通过机械设计软件导出工具的质量、重心位置、惯量等数据。系统集成人员拿到这些数据后，可以在ABB机器人的《产品规格说明书》中，与预选型号的机器人负载图表进行比对，以评估工具负载是否与预选机器人相匹配。相关型号机器人的《产品规格说明书》可以在ABB机器人的官网上进行查看或下载。

如下图所示，是机器人工具的负载图表。从图中可以看出，工具的重心位置与机器人末端法兰中心的偏移量与工具负载的大小呈负相关关系，即偏移量越大，负载就要越小。

评估时，图表中的Z就是工具重心位置的Z坐标值，而图表中的L是工具重心位置中X与Y坐标值分别进行平方运算后的和再开平方的值。可以按照下方公式进行计算：

$Z=Z_{pld}$

$L=\sqrt{X_{pld}^{2}+Y_{pld}^{2}}$

式中， $X_{pld}$ 、 $Y_{pld}$ 、 $Z_{pld}$ 是工具重心坐标值。

得到Z、L值后，在图表上依据坐标法找出对应点位，此点位即为当前重心位置对应的工具质量，用工具实际质量与计算出的工具质量进行对比，只要工具的实际质量分布在图中相应质量曲线上即为匹配。

当然，除了机器人工具负载评估外，还要对机器人各个关节上安装的外围设备进行负载评估，评估方法与工具负载评估方法一样，直接将相关参数与机器人的《产品规格说明书》中的参数作比较即可。

软件评估方法

除了常规的负载图表对比法以外，还可以使用专门的负载评估软件进行机器人负载的评估。ABB机器人的负载评估软件为RobotLoad，软件安装包可以在机器人的官网上下载。

软件安装完成后，将其打开。然后点击“File”菜单，在其下选择“New”，创建一个新的负载评估项目。

此时在右侧RobotWorkspace对话框中可以看到创建的负载评估项目，在其中点选“choose robot”，下方的Properties对话框中出现选择机器人的相关内容。在其中点击“Browse”按钮，在弹出的对话框中找到预选型号的机器人，并将其打开，机器人选择完成。

RobotWorkspace对话框中点选“New Loadcase”，然后点击“RobotWorkspace”菜单，选择“Add Load”，为评估项目添加要评估的负载。添加完成后，在New Loadcase下出现新负载（NewLoad），同时Properties对话框中的内容切换为新负载属性配置。此步骤也可以直接在New Loadcase上右击鼠标，在弹出的快捷菜单中选择“Add Load”，同样可以添加新负载。若有多个负载需要评估，可以依次添加新负载，一同进行测算评估。

在Properties对话框中配置负载相关属性参数，主要属性内容详细说明如下：

Name：设定负载名称，评估多个负载时可以通过设定不同的负载名称加以区分。

Type of Load：指定负载类型，软件支持评估的负载类型包括：Tool（工具）、Payload（抓手工具抓取的工件）、Frame axis1（关节轴1）、Lower Arm axis2（关节轴2）、Upper Arm axis3（关节轴3）、Tube Shaft axis4（关节轴4）。

Mass：设定评估负载的质量，单位为kg。

CoGx、CoGy 、CoGz为评估负载的重心位置坐标值，单位为mm。

Jx、Jy、Jz为评估负载的转动惯量值，单位为kgm2。

不同的负载类型需要设置的属性参数也有所不同，根据显示的内容进行设置即可。下图是本例配置的点焊焊枪工具负载属性参数。

下图是本例配置的安装在机器人第三个关节轴上的点焊焊枪管线包负载属性参数。

负载参数全部配置完成后，就可以对负载进行测算评估了。在RobotWorkspace对话框中点选“New Loadcase”，然后点击“Calculate”菜单，在其下选择“Calculate Load Diagram”；也可以点击“RobotWorkspace”菜单，选择“Calculate”；或者直接右击“New Loadcase”，在弹出的快捷菜单中选择“Calculate”。此时，左侧空白区域弹出Calculation Result对话框和Load Diagram and Ratings对话框，结合这两个对话框中的内容就可以知道当前负载是否与预选型号的机器人相匹配。

若是当前负载与预选型号的机器人相匹配，则对话框中的内容不显示红色字样；若是当前负载与预选型号的机器人不匹配，则对话框中会出现内容为“Not Approved”的红色字样。

The End

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