工業(yè)機(jī)器人到底有多“軸”？

隨著《中國制造2025》的頒布，中國制造業(yè)發(fā)展的步伐越來越快，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，而我們發(fā)現(xiàn)它不僅形狀各異，其軸數(shù)也各不相同。

那么工業(yè)機(jī)器人到底應(yīng)該有幾個(gè)軸呢？

所謂工業(yè)機(jī)器人的軸，可以用專業(yè)的名詞自由度來解釋，如果機(jī)器人具有三個(gè)自由度，那么它可以沿x，y，z軸自由的運(yùn)動(dòng)，但是它卻不能傾斜或者轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人的軸數(shù)增加，對機(jī)器人而言，就是更高的靈活性。

工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中，一般需要配備除了自身性能特點(diǎn)的外圍設(shè)備，如轉(zhuǎn)動(dòng)工件的回轉(zhuǎn)臺(tái)，移動(dòng)工件的移動(dòng)臺(tái)等。這些外圍設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和位置控制都需要與工業(yè)機(jī)器人相配合并要求相應(yīng)精度。

現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人都有多少個(gè)軸呢？

目前市面上的工業(yè)機(jī)器人軸數(shù)從一到七，不僅有單軸機(jī)器人，也有七軸機(jī)器人。小編帶大家認(rèn)識(shí)一下不同軸數(shù)的機(jī)器人。

單軸、二軸機(jī)器人在國內(nèi)又被稱為直線模組，電動(dòng)滑臺(tái)等，是一種能提供直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時(shí)可通過組合完成更加復(fù)雜的工作，名稱也從另一方面說明了其能模塊化的完成指定工作，同時(shí)說明了單軸機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展的很成熟。

三軸機(jī)器人也被稱為直角坐標(biāo)或者笛卡爾機(jī)器人，它的三個(gè)軸可以允許機(jī)器人沿三個(gè)軸的方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)器人一般被用于簡單的搬運(yùn)工作之中。

四軸機(jī)器人，可以沿著x，y，z軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，與三軸機(jī)器人不同的是，它具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的第四軸，一般來說SCARA機(jī)器人就可以被認(rèn)為是四軸機(jī)器人。

五軸是許多工業(yè)機(jī)器人的配置，這些機(jī)器人可以通過x，y，z三個(gè)空間周進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以依靠基座上的軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)身的動(dòng)作，以及手部可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，增加了其靈活性。

六軸機(jī)器人可以穿過x，y，z軸，同時(shí)每個(gè)軸可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)，與五軸機(jī)器人的最大區(qū)別就是，多了一個(gè)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸。現(xiàn)今市場上應(yīng)用最多的就是六軸機(jī)器人。

六軸機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式

六軸機(jī)器人具有高靈活性、超大負(fù)載、高定位精度等眾多優(yōu)點(diǎn)。那六個(gè)軸的各自運(yùn)動(dòng)路徑如何，小編將以FANUC robot R-2000 iB為例來進(jìn)行詳細(xì)解讀。

01J1旋轉(zhuǎn)（S軸）

02J2下臂（L軸）

03J3上臂（U軸）

04J4手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）

05手腕擺動(dòng)（B軸）

06J6手腕回轉(zhuǎn)（T軸）

詳細(xì)了解六軸機(jī)器人詳細(xì)運(yùn)動(dòng)方式和其應(yīng)用領(lǐng)域請戳下方視頻↓↓↓

六軸機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)

上圖為常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，六個(gè)伺服電機(jī)直接通過減速器、同步帶輪等驅(qū)動(dòng)六個(gè)關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)。六軸工業(yè)機(jī)器人一般有6個(gè)自由度，常見的六軸工業(yè)機(jī)器人包含旋轉(zhuǎn)（S軸），下臂（L軸）、上臂（U軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（R軸）、手腕擺動(dòng)（B軸）和手腕回轉(zhuǎn)（T軸）。6個(gè)關(guān)節(jié)合成實(shí)現(xiàn)末端的6自由度動(dòng)作。

六軸實(shí)體圖

四軸實(shí)體圖

近年來，國際機(jī)器人巨頭們紛紛推出七軸機(jī)器人搶占高端新市場，那么現(xiàn)在都有哪些已經(jīng)研發(fā)出來的七軸機(jī)器人呢？

1、ABB YuMi機(jī)器人

2014年11月，ABB在中國推出最新機(jī)器人產(chǎn)品YuMi，其被稱為第一款雙臂輕型人機(jī)協(xié)作型機(jī)器人，每條手臂的負(fù)載為0.5千克，重復(fù)定位精度可達(dá)到0.02毫米，因此特別適合小件裝配、消費(fèi)品、玩具等領(lǐng)域。

YuMi在意大利比薩威爾第歌劇院首次亮相，在意大利指揮家Andrea Colombini的指導(dǎo)下，YuMi的第一次亮相就顯示出了大師風(fēng)范。

2、庫卡LBR iiwa

庫卡LBR iiwa2014年11月，庫卡在中國國際工業(yè)博覽會(huì)機(jī)器人展上首次發(fā)布KUKA第一款七自由度輕型靈敏機(jī)器人LBRiiwa。

LBRiiwa七軸機(jī)器人基于人類手臂進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)合集成的傳感器系統(tǒng)，使該輕型機(jī)器人具有可編程的靈敏性，并使其具備了非常高的精確度。而七軸的LBRiiwa所有的軸內(nèi)均配備高性能碰撞檢測功能、集成的關(guān)節(jié)力矩傳感器，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。其結(jié)構(gòu)采用鋁制材料設(shè)計(jì)，自身重量只有23.9千克。其負(fù)荷有兩種，分別為7千克和14千克，使其成為首款負(fù)荷超過10千克的輕型機(jī)器人的產(chǎn)品。

3、安川SIA系列機(jī)器人

至今安川電機(jī)發(fā)布了多款七軸機(jī)器人產(chǎn)品。其中SIA系列機(jī)器人是輕型敏捷型七軸機(jī)器人，SIA系列可提供較高的有效載荷以及較大的工作范圍，很適合從事裝配、注塑、檢驗(yàn)等操作。

除了此產(chǎn)品外，安川還發(fā)布了七軸機(jī)器人焊接系統(tǒng)，特別適合內(nèi)面的焊接，達(dá)到最佳的接近位置。并且，該產(chǎn)品能夠高密度布局，容易回避其與軸和工件之間的干擾，顯示出其優(yōu)良的避障功能。

4、OTC七軸工業(yè)機(jī)器人

日本DAIHEN集團(tuán)歐地希推出了最新的七軸機(jī)器人(FD-B4S、FD-B4LS、FD-V6S、FD-V6LS、FD-V20S)，由于有第七軸的回轉(zhuǎn)，它們能夠?qū)崿F(xiàn)一周以上的焊接。

另外，七軸機(jī)器人(FD-B4S、FD-B4LS)將焊接電纜內(nèi)藏于機(jī)器人本體，因此在示教作業(yè)時(shí)無需在意機(jī)器人與焊接夾具及工件間的干涉，焊接姿態(tài)自由度得到了提高，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人因與工件或焊接夾具的干涉而造成無法進(jìn)入焊接的缺憾。

5、那智不二越Oresto MR系列

早在2007年底，那智不二越便開發(fā)出七自由度的機(jī)器人“Presto MR20”。機(jī)器人手腕的扭矩增加到了原來傳統(tǒng)六軸機(jī)器人的約兩倍左右，標(biāo)準(zhǔn)配置的扭矩為20N·m，通過設(shè)定動(dòng)作范圍，最大可搬運(yùn)30千克的物品，重復(fù)定位精度為0.1毫米。

通過采用七軸結(jié)構(gòu)，MR20在機(jī)床上取放工件時(shí)可從機(jī)床側(cè)面進(jìn)行作業(yè)，提高了事前準(zhǔn)備和維護(hù)等作業(yè)效率，機(jī)床間的空間能夠縮小至傳統(tǒng)六軸機(jī)器人的一半以下。

6、新松七自由度機(jī)器人

新松在2016年推出了柔性7自由度協(xié)作機(jī)器人、復(fù)合型機(jī)器人、雙臂機(jī)器人等系列產(chǎn)品。

其中，雙臂協(xié)作機(jī)器人具有快速配置、牽引示教、視覺引導(dǎo)、碰撞檢測等功能，具備高負(fù)載及低成本等特點(diǎn)。同時(shí)，基于可動(dòng)仿生雙眼視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)深度信息和三維重構(gòu)，也可為用戶提供自由、開放的開發(fā)環(huán)境，同時(shí)集成化與柔性化地實(shí)現(xiàn)快速、安全、靈活、精準(zhǔn)、高效的旋擰、定位等全套裝配解決方案。

結(jié)語

國產(chǎn)七軸機(jī)器人逐漸實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)品化過程，也正推進(jìn)我國機(jī)器人產(chǎn)品向高端產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的步伐。目前，無論從產(chǎn)品角度，還是從應(yīng)用角度，國際上的七軸工業(yè)機(jī)器人雖還處于初期發(fā)展階段，但各大廠商紛紛在各大展覽會(huì)力推相關(guān)七軸機(jī)器人產(chǎn)品?？梢?，業(yè)界對其未來發(fā)展?jié)摿κ挚春谩?/p>