探究工业机器人9大选型原则

编者按

在工业机器人的应用过程中，通常是对机器人本体进行符合使用条件的选型，末端执行器则是针对不同的使用行业以及环境进行定制。

对于机器人本体的选型，主要的选型原则为：有效负载、应用行业、最大动作范围、运转速度、刹车和转动惯量、防护等级、自由度、本体重量、重复定位精度等九个方面。

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有效负载

有效负载是，机器人在其工作空间可以携带的最大负荷。从例如3Kg到1300Kg不等。

如果你希望机器人完成将目标工件从一个工位搬运到另一个工位，需要注意将工件的重量以及机器人手爪的重量加总到其工作负荷。

另外特别需要注意的是机器人的负载曲线，在空间范围的不同距离位置，实际负载能力会有差异。

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工业机器人应用行业

你的机器人要用于何处是你选择需要购买的机器人种类时的首要条件。

如果你只是要一个紧凑的拾取和放置机器人，scara机器人是不错的选择。如果想快速放置小型物品，Delta机器人是最好的选择。如果你想机器人在工人旁边一起工作，你就应该选择协作机器人。

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最大作动范围

当评估目标应用场合的时候，应该了解机器人需要到达的最大距离。选择一个机器人不是仅仅凭它的有效载荷——也需要综合考量它到达的确切距离。

每个公司都会给出相应机器人的动作范围图，由此可以判断，该机器人是否适合于特定的应用。机器人的水平运动范围，注意机器人在近身及后方的一片非工作区域。

机器人的最大垂直高度的量测是从机器人能到达的最低点（常在机器人底座以下）到手腕可以达到的的最大高度的距离(Y)。最大水平作动距离是从机器人底座中心到手腕可以水平达到的最远点的中心的距离(X)。

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运转速度

这个参数与每一个用户息息相关。事实上，它取决于在该作业需要完成的Cycle Time。规格表列明了该型号机器人最大速度，但我们应该知道，考量从一个点到另一个点的加减速，实际运行的速度将在0和最大速度之间。

这项参数单位通常以度/秒计。有的机器人制造商也会标注机器人的最大加速度。

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刹车和转动惯量

基本上每个机器人制造商提供他们的机器人制动系统的信息。有些机器人对所有的轴配备刹车，其他的机器人型号不是所有的轴都配置刹车。要在工作区中确保精确和可重复的位置，需要有足够数量的刹车。

另外一种特别情况，意外断电发生的时候，不带刹车的负重机器人轴不会锁死，有造成意外的风险。

同时，某些机器人制造商也提供机器人的转动惯量。其实，对于设计的安全性来说，这将是一个额外的保障。

你可能还注意到不同轴上的适用的扭矩。例如，如果你的动作需要一定量的扭矩以正确完成工作，你需要检查，在该轴上适用的最大扭矩是否正确的。如果选型不正确，机器人则可能由于过载而Down机。

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防护等级

这个也取决于机器人的应用时所需要的防护等级。机器人与食品相关的产品、实验室仪器、医疗仪器一起工作或者处在易燃的环境中，其所需的防护等级各有不同。

这是一个国际标准，需要区分实际应用所需的防护等级，或者按照当地的规范选择。一些制造商会根据机器人工作的环境不同而为同型号的机器人提供不同的防护等级。

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自由度(轴数)

机器人轴的数量决定了其自由度。如果只是进行一些简单的应用，例如在传送带之间拾取放置零件，那么4轴的机器人就足够了。如果机器人需要在一个狭小的空间内工作，而且机械臂需要扭曲反转，6轴或者7轴的机器人是最好的选择。

轴的数量选择通常取决于具体的应用。需要注意的是，轴数多一点并不只为灵活性。

事实上，如果你在想把机器人还用于其它的应用，你可能需要更多的轴，“轴”到用时方恨少。不过轴多的也有缺点，如果一个6轴的机器人你只需要其中的4轴，你还是得为剩下的那2个轴编程。

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机器人本体重量

机器人重量对于设计机器人单元也是一个重要的参数。如果工业机器人需要安装在定制的工作台甚至轨道上，你需要知道它的重量并设计相应的支撑。

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重复定位精度

这个参数的选择也取决于应用。重复精度是机器人在完成每一个循环后，到达同一位置的精确度/差异度。通常来说，机器人可以达到0.5mm以内的精度，甚至更高。

例如，如果机器人是用于制造电路板，你就需要一台超高重复精度的机器人。如果所从事的应用精度要求不高，那么机器人的重复精度也可以不用那么高。精度在2D视图中通常用“±”表示。实际上，由于机器人并不是线性的，其可以在公差半径内的任何位置。

编辑：jq