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21

2022

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工業(yè)機(jī)器人選型的主要技術(shù)指標(biāo)有哪幾項？

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　　對于自動化行業(yè)的老鳥，資深的機(jī)、電工程師來說，選擇合適的“機(jī)器人”也許是一個簡單的工作。但是對于那些第一次準(zhǔn)備購買、導(dǎo)入機(jī)器人的設(shè)計人員或工廠來說，也許會有些迷茫。

　　下面從9個專業(yè)的參數(shù)方面，討論如何選擇一個合適的工業(yè)機(jī)器人。

　　01 應(yīng)用場合

　　首先，重要的源頭是評估導(dǎo)入的機(jī)器人，是用于怎樣的應(yīng)用場合以及什么樣的制程。

　　若是應(yīng)用制程需要在人工旁邊由機(jī)器協(xié)同完成，對于通常的人機(jī)混合的半自動線，特別是需要經(jīng)常變換工位或移位移線的情況，以及配合新型力矩感應(yīng)器的場合，協(xié)作型機(jī)器人(Cobots)應(yīng)該是一個很好的選項。

　　如果是尋找一個緊湊型的取放(Pick& Place)料機(jī)器人，你可能想選擇一個水平關(guān)節(jié)型機(jī)器人(Scara)。

　　接下來的討論，我們將針對垂直關(guān)節(jié)多軸機(jī)器人(Multi-axis)。這種機(jī)器人可以適應(yīng)一個非常大范圍的應(yīng)用。從取、放料到碼垛，以及噴涂，去毛刺，焊接等專用制程。現(xiàn)在，工業(yè)機(jī)器人制造商基本上針對每一種應(yīng)用制程都有相應(yīng)的機(jī)器人方案。你所做的只需要明確你希望機(jī)器人為你做哪個工作，以及從不同的種類當(dāng)中，選擇最適合的型號。

　　02 有效負(fù)載

　　有效負(fù)載是，機(jī)器人在其工作空間可以攜帶的最大負(fù)荷。從例如3Kg到1300Kg不等。

　　如果你希望機(jī)器人完成將目標(biāo)工件從一個工位搬運到另一個工位，需要注意將工件的重量以及機(jī)器人手爪的重量加總到其工作負(fù)荷。

　　另外特別需要注意的是機(jī)器人的負(fù)載曲線，在空間范圍的不同距離位置，實際負(fù)載能力會有差異。

　　03 自由度(軸數(shù))

　　機(jī)器人配置的軸數(shù)直接關(guān)聯(lián)其自由度。如果是針對一個簡單的直來直去的場合，比如從一條皮帶線取放到另一條，簡單的4軸機(jī)器人就足以應(yīng)對。

　　但是，如果應(yīng)用場景在一個狹小的工作空間，且機(jī)器人手臂需要很多的扭曲和轉(zhuǎn)動，6軸或7軸機(jī)器人將是最好的選擇。

　　軸數(shù)一般取決于該應(yīng)用場合。應(yīng)當(dāng)注意，在成本允許的前提下，選型多一點的軸數(shù)在靈活性方面不是問題。這樣方便后續(xù)重復(fù)利用改造機(jī)器人到另一個應(yīng)用制程，能適應(yīng)更多的工作任務(wù)，而不是發(fā)現(xiàn)軸數(shù)不夠。

　　機(jī)器人制造商傾向于使用各自略有不同的軸或關(guān)節(jié)命名。基本上，第一關(guān)節(jié)（J1）是最接近機(jī)器人底座的那個。接下來的關(guān)節(jié)稱為J2，J3，J4和依此類推，直到到達(dá)手腕末端。而其他的Yaskawa/Motoman公司則使用字母命名他們機(jī)器人的軸。

　　04 最大作動范圍

　　當(dāng)評估目標(biāo)應(yīng)用場合的時候，應(yīng)該了解機(jī)器人需要到達(dá)的最大距離。選擇一個機(jī)器人不是僅僅憑它的有效載荷-也需要綜合考量它到達(dá)的確切距離。每個公司都會給出相應(yīng)機(jī)器人的作動范圍圖，由此可以判斷，該機(jī)器人是否適合于特定的應(yīng)用。機(jī)器人的水平運動范圍，注意機(jī)器人在近身及后方的一片非工作區(qū)域。

　　機(jī)器人的最大垂直高度的量測是從機(jī)器人能到達(dá)的最低點（常在機(jī)器人底座以下）到手腕可以達(dá)到的的最大高度的距離(Y)。最大水平作動距離是從機(jī)器人底座中心到手腕可以水平達(dá)到的最遠(yuǎn)點的中心的距離(X)。

　　05 重復(fù)精度

　　同樣的，這個因素也還是取決于你的應(yīng)用場合。重復(fù)精度可以被描述為機(jī)器人完成例行的工作任務(wù)每一次到達(dá)同一位置的能力。

　　一般在±0.05mm到±0.02mm之間，甚至更精密。例如，如果需要你的機(jī)器人組裝一個電子線路板，你可能需要一個超級精密重復(fù)精度的機(jī)器人。如果應(yīng)用工序是比較粗糙，比如打包，碼垛等，工業(yè)機(jī)器人也就不需要那么精密。

　　另外一方面，組裝工程的機(jī)器人精度的選型要求，也關(guān)聯(lián)組裝工程各環(huán)節(jié)尺寸和公差的傳遞和計算，比如：來料物料的定位精度，工件本身的在治具中的重復(fù)定位精度等。這項指標(biāo)從2D方面以正負(fù) ± 表示。事實上，由于機(jī)器人的運動重復(fù)點不是線性的而是在空間3D運動，該參數(shù)的實際情況可以是在公差半徑內(nèi)的球形空間內(nèi)任何位置。

　　當(dāng)然，現(xiàn)在的配合現(xiàn)在的機(jī)器視覺技術(shù)的運動補(bǔ)償，將減低機(jī)器人對于來料精度的要求和依賴，提升整體的組裝精度。

　　06 速度

　　這個參數(shù)與每一個用戶息息相關(guān)。事實上，它取決于在該作業(yè)需要完成的Cycle Time。規(guī)格表列明了該型號機(jī)器人最大速度，但我們應(yīng)該知道，考量從一個點到另一個點的加減速，實際運行的速度將在0和最大速度之間。這項參數(shù)單位通常以度/秒計。有的機(jī)器人制造商也會標(biāo)注機(jī)器人的最大加速度。

　　07 本體重量

　　機(jī)器人本體重量是設(shè)計機(jī)器人單元時的一個重要因素。如果工業(yè)機(jī)器人必須安裝在一個定制的機(jī)臺，甚至在導(dǎo)軌上，你可能需要知道它的重量來設(shè)計相應(yīng)的支撐。

　　08 剎車和轉(zhuǎn)動慣量

　　基本上每個機(jī)器人制造商提供他們的機(jī)器人制動系統(tǒng)的信息。有些機(jī)器人對所有的軸配備剎車，其他的機(jī)器人型號不是所有的軸都配置剎車。要在工作區(qū)中確保精確和可重復(fù)的位置，需要有足夠數(shù)量的剎車。另外一種特別情況，意外斷電發(fā)生的時候，不帶剎車的負(fù)重機(jī)器人軸不會鎖死，有造成意外的風(fēng)險。

　　同時，某些機(jī)器人制造商也提供機(jī)器人的轉(zhuǎn)動慣量。其實，對于設(shè)計的安全性來說，這將是一個額外的保障。你可能還注意到不同軸上的適用的扭矩。例如，如果你的動作需要一定量的扭矩以正確完成工作，你需要檢查，在該軸上適用的最大扭矩是否正確的。如果選型不正確，機(jī)器人則可能由于過載而Down機(jī)。

　　09 防護(hù)等級

　　根據(jù)機(jī)器人的使用環(huán)境，選擇達(dá)到一定的防護(hù)等級(IP等級)的標(biāo)準(zhǔn)。一些制造商提供相同的機(jī)械手針對不同的場合不同的IP防護(hù)等級的產(chǎn)品系列。如果機(jī)器人在與生產(chǎn)食品相關(guān)的產(chǎn)品，醫(yī)藥、醫(yī)療器具，或易燃易爆的環(huán)境中工作時，IP等級會有所不同。一般如，標(biāo)準(zhǔn)：IP40，油霧：IP67，清潔ISO等級：3。

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