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工业机器人到底有多“轴”?

时间:2019-08-05 来源:机器人在线 原创

随着《中国制造2025》的颁布,中国制造业发展的步伐越来越快,工业机器人被广泛应用于各行各业,而我们发现它不仅形状各异,其轴数也各不相同。


那么工业机器人到底应该有几个轴呢?


所谓工业机器人的轴,可以用专业的名词自由度来解释,如果机器人具有三个自由度,那么它可以沿x,y,z轴自由的运动,但是它却不能倾斜或者转动。当机器人的轴数增加,对机器人而言,就是更高的灵活性。


工业机器人在生产中,一般需要配备除了自身性能特点的外围设备,如转动工件的回转台,移动工件的移动台等。这些外围设备的运动和位置控制都需要与工业机器人相配合并要求相应精度。


现在的工业机器人都有多少个轴呢?


目前市面上的工业机器人轴数从一到七,不仅有单轴机器人,也有七轴机器人。小编带大家认识一下不同轴数的机器人。


单轴、二轴机器人在国内又被称为直线模组,电动滑台等,是一种能提供直线运动的机械结构,同时可通过组合完成更加复杂的工作,名称也从另一方面说明了其能模块化的完成指定工作,同时说明了单轴机器人已经发展的很成熟。



三轴机器人也被称为直角坐标或者笛卡尔机器人,它的三个轴可以允许机器人沿三个轴的方向进行运动,这种机器人一般被用于简单的搬运工作之中。



四轴机器人,可以沿着x,y,z轴进行转动,与三轴机器人不同的是,它具有一个独立运动的第四轴,一般来说SCARA机器人就可以被认为是四轴机器人。



五轴是许多工业机器人的配置,这些机器人可以通过x,y,z三个空间周进行转动,同时可以依靠基座上的轴实现转身的动作,以及手部可以灵活转动的轴,增加了其灵活性。



六轴机器人可以穿过x,y,z轴,同时每个轴可以独立转动,与五轴机器人的最大区别就是,多了一个可以自由转动的轴。现今市场上应用最多的就是六轴机器人。


六轴机器人运动方式

六轴机器人具有高灵活性、超大负载、高定位精度等众多优点。那六个轴的各自运动路径如何,小编将以FANUC robot R-2000 iB为例来进行详细解读。


01、J1旋转(S轴)



02、J2下臂(L轴)



03、J3上臂(U轴)



04、J4手腕旋转(R轴)



05、手腕摆动(B轴)



06、J6手腕回转(T轴)



详细了解六轴机器人详细运动方式和其应用领域请戳下方视频↓↓↓


六轴机器人的机械结构



上图为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转。六轴工业机器人一般有6个自由度,常见的六轴工业机器人包含旋转(S轴),下臂(L轴)、上臂(U轴)、手腕旋转(R轴)、手腕摆动(B轴)和手腕回转(T轴)。6个关节合成实现末端的6自由度动作。


六轴实体图



四轴实体图



近年来,国际机器人巨头们纷纷推出七轴机器人抢占高端新市场,那么现在都有哪些已经研发出来的七轴机器人呢?


1、ABB YuMi机器人



2014年11月,ABB在中国推出最新机器人产品YuMi,其被称为第一款双臂轻型人机协作型机器人,每条手臂的负载为0.5千克,重复定位精度可达到0.02毫米,因此特别适合小件装配、消费品、玩具等领域。



YuMi在意大利比萨威尔第歌剧院首次亮相,在意大利指挥家Andrea Colombini的指导下,YuMi的第一次亮相就显示出了大师风范。



2、库卡LBR iiwa



库卡LBR iiwa2014年11月,库卡在中国国际工业博览会机器人展上首次发布KUKA第一款七自由度轻型灵敏机器人LBRiiwa。



LBRiiwa七轴机器人基于人类手臂进行设计,其结合集成的传感器系统,使该轻型机器人具有可编程的灵敏性,并使其具备了非常高的精确度。而七轴的LBRiiwa所有的轴内均配备高性能碰撞检测功能、集成的关节力矩传感器,以实现人机协作。其结构采用铝制材料设计,自身重量只有23.9千克。其负荷有两种,分别为7千克和14千克,使其成为首款负荷超过10千克的轻型机器人的产品。


3、安川SIA系列机器人



至今安川电机发布了多款七轴机器人产品。其中SIA系列机器人是轻型敏捷型七轴机器人,SIA系列可提供较高的有效载荷以及较大的工作范围,很适合从事装配、注塑、检验等操作。




除了此产品外,安川还发布了七轴机器人焊接系统,特别适合内面的焊接,达到最佳的接近位置。并且,该产品能够高密度布局,容易回避其与轴和工件之间的干扰,显示出其优良的避障功能。


4、OTC七轴工业机器人



日本DAIHEN集团欧地希推出了最新的七轴机器人(FD-B4S、FD-B4LS、FD-V6S、FD-V6LS、FD-V20S),由于有第七轴的回转,它们能够实现一周以上的焊接。


另外,七轴机器人(FD-B4S、FD-B4LS)将焊接电缆内藏于机器人本体,因此在示教作业时无需在意机器人与焊接夹具及工件间的干涉,焊接姿态自由度得到了提高,能够弥补传统机器人因与工件或焊接夹具的干涉而造成无法进入焊接的缺憾。


5、那智不二越Oresto MR系列



早在2007年底,那智不二越便开发出七自由度的机器人“Presto MR20”。机器人手腕的扭矩增加到了原来传统六轴机器人的约两倍左右,标准配置的扭矩为20N·m,通过设定动作范围,最大可搬运30千克的物品,重复定位精度为0.1毫米。


通过采用七轴结构,MR20在机床上取放工件时可从机床侧面进行作业,提高了事前准备和维护等作业效率,机床间的空间能够缩小至传统六轴机器人的一半以下。


6、新松七自由度机器人


新松在2016年推出了柔性7自由度协作机器人、复合型机器人、双臂机器人等系列产品。



其中,双臂协作机器人具有快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,具备高负载及低成本等特点。同时,基于可动仿生双眼视觉系统实现实时深度信息和三维重构,也可为用户提供自由、开放的开发环境,同时集成化与柔性化地实现快速、安全、灵活、精准、高效的旋拧、定位等全套装配解决方案。


结语

国产七轴机器人逐渐实现真正的产品化过程,也正推进我国机器人产品向高端产业化迈进的步伐。目前,无论从产品角度,还是从应用角度,国际上的七轴工业机器人虽还处于初期发展阶段,但各大厂商纷纷在各大展览会力推相关七轴机器人产品。可见,业界对其未来发展潜力十分看好。

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