工业机器人选型的9大参数

maguoqiang

工业机器人选型的9大参数
4 e( z5 c9 h0 D$ s4 P, R
对于自动化行业的老鸟，资深的机、电工程师来说，选择合适的“机器人”也许是一个简单的工作。但是对于那些第一次准备购买、导入机器人的设计人员或工厂来说，也许会有些迷茫。
; v, y6 ~) c/ G; @
下面从9个专业的参数方面，讨论如何选择一个合适的工业机器人。

8 ]9 Y( z0 [( Z7 k! ~/ B. Z/ R/ b01
应用场合

& d% {( D5 h# U8 r# G6 s9 o3 L4 E首先，最重要的源头是评估导入的机器人，是用于怎样的应用场合以及什么样的制程。

9 C/ X- X7 E$ P3 n$ B+ E) {若是应用制程需要在人工旁边由机器协同完成，对于通常的人机混合的半自动线，特别是需要经常变换工位或移位移线的情况，以及配合新型力矩感应器的场合，协作型机器人(Cobots)应该是一个很好的选项。   
6 @- Q2 I) n& N+ b/ C/ c$ P" `
' F% W% V5 _: r如果是寻找一个紧凑型的取放(Pick& Place)料机器人，你可能想选择一个水平关节型机器人(Scara)。

如果是寻找针对小型物件，快速取放的场合，并联机器人(Delta)最适合这样的需求。     

2 [' q, E3 |& M3 g接下来的讨论，我们将针对垂直关节多轴机器人(Multi-axis)。这种机器人可以适应一个非常大范围的应用。从取、放料到码垛，以及喷涂，去毛刺，焊接等专用制程。现在，工业机器人制造商基本上针对每一种应用制程都有相应的机器人方案。你所做的只需要明确你希望机器人为你做哪个工作，以及从不同的种类当中，选择最适合的型号。
" h# Y6 V7 \6 l8 a
02
+ a  [* K1 Y2 A: U# B* i1 B0 V有效负载

& |7 o8 n  ^9 k8 j9 R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。
/ z9 _' W  }; R* P
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。
9 E- k" w+ ]; Y$ f; d. H
% C/ J4 M- D' T5 I0 ~* m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。

& `6 X4 E0 _8 Z$ i3 p03
6 V2 u6 Q  ?% ^7 c4 _# h自由度(轴数)
  r, W1 V" k; F; h+ x
8 S0 t  s7 l/ R9 E. o5 {机器人配置的轴数直接关联其自由度。如果是针对一个简单的直来直去的场合，比如从一条皮带线取放到另一条，简单的4轴机器人就足以应对。
5 g1 O0 |, G8 B% _( ^' H
但是，如果应用场景在一个狭小的工作空间，且机器人手臂需要很多的扭曲和转动，6轴或7轴机器人将是最好的选择。

轴数一般取决于该应用场合。应当注意，在成本允许的前提下，选型多一点的轴数在灵活性方面不是问题。这样方便后续重复利用改造机器人到另一个应用制程，能适应更多的工作任务，而不是发现轴数不够。

机器人制造商倾向于使用各自略有不同的轴或关节命名。基本上，第一关节（J1）是最接近机器人底座的那个。接下来的关节称为J2，J3，J4和依此类推，直到到达手腕末端。而其他的Yaskawa/Motoman公司则使用字母命名他们机器人的轴。

8 t: |; u7 _6 q4 \04
最大作动范围
4 s/ }) d/ t9 K% _7 m6 u3 p6 b
, M& Y  U! D+ z% W) P- A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
! \( U' s* a- Y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作动范围图，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。
$ l6 ?+ q+ j9 v7 U
" C( l: J: Z# `$ i4 U& V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)。
" `2 q( z8 d4 W7 G3 j" s
2 X2 M, t& s; S% W" D05
" z# a7 G/ `$ X4 Y, n; V: S重复精度
; j9 R( A  b6 T, M! T
8 V8 Y( W0 X8 z; q/ D& o- i' J同样的，这个因素也还是取决于你的应用场合。重复精度可以被描述为机器人完成例行的工作任务每一次到达同一位置的能力。

: |1 b% l- @9 h0 E6 ]一般在±0.05mm到±0.02mm之间，甚至更精密。例如，如果需要你的机器人组装一个电子线路板，你可能需要一个超级精密重复精度的机器人。如果应用工序是比较粗糙，比如打包，码垛等，工业机器人也就不需要那么精密。
4 K9 q0 I+ V0 `0 n
另外一方面，组装工程的机器人精度的选型要求，也关联组装工程各环节尺寸和公差的传递和计算，比如：来料物料的定位精度，工件本身的在治具中的重复定位精度等。      这项指标从2D方面以正负 ± 表示。事实上，由于机器人的运动重复点不是线性的而是在空间3D运动，该参数的实际情况可以是在公差半径内的球形空间内任何位置。
0 ^  t+ b6 T7 L. e) j
8 x0 C, U* \5 ~, B# L% q' C当然，现在的配合现在的机器视觉技术的运动补偿，将减低机器人对于来料精度的要求和依赖，提升整体的组装精度。
! o4 ]3 M* m7 r' `( h
06
" i' c  Z! t# x' [速度
& J7 H1 j  _+ T; k8 O
* m, h- @: o8 ^+ L9 U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。

' r: j, q/ M( b2 G8 D3 A07
本体重量
4 n$ [/ a8 n$ p& P2 h
机器人本体重量是设计机器人单元时的一个重要因素。如果工业机器人必须安装在一个定制的机台，甚至在导轨上，你可能需要知道它的重量来设计相应的支撑。
: G8 W: v8 F0 n- P. X3 B: b
08
6 Z- R8 t. B; T4 J刹车和转动惯量
; K+ }; Q: J, h! M0 {1 `/ k) F
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。

' i' h: ~$ b. e0 P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。

! o' B7 e$ ^- f; R; X* o09
防护等级

. [  e' U7 p: g' e根据机器人的使用环境，选择达到一定的防护等级(IP等级)的标准。一些制造商提供相同的机械手针对不同的场合不同的IP防护等级的产品系列。    如果机器人在与生产食品相关的产品，医药、医疗器具，或易燃易爆的环境中工作时，IP等级会有所不同。一般如，标准：IP40，油雾：IP67，清洁ISO等级：3。