工業(yè)機(jī)器人選型的九大參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于自動(dòng)化行業(yè)的老鳥(niǎo)，資深的機(jī)、電工程師來(lái)說(shuō)，選擇合適的“機(jī)器人”也許是一個(gè)簡(jiǎn)單的工作。但是對(duì)于那些第一次準(zhǔn)備購(gòu)買(mǎi)、導(dǎo)入機(jī)器人的設(shè)計(jì)人員或工廠來(lái)說(shuō)，也許會(huì)有些迷茫。

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

01 應(yīng)用場(chǎng)合

首先，最重要的源頭是評(píng)估導(dǎo)入的機(jī)器人，是用于怎樣的應(yīng)用場(chǎng)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(duì)于通常的人機(jī)混合的半自動(dòng)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(chǎng)合，協(xié)作型機(jī)器人(Cobots)應(yīng)該是一個(gè)很好的選項(xiàng)。

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

如果是尋找針對(duì)小型物件，快速取放的場(chǎng)合，并聯(lián)機(jī)器人(Delta)最適合這樣的需求。

接下來(lái)的討論，我們將針對(duì)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(gè)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(duì)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(gè)工作，以及從不同的種類當(dāng)中，選擇最適合的型號(hào)。

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(gè)工位搬運(yùn)到另一個(gè)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(shí)際負(fù)載能力會(huì)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(duì)一個(gè)簡(jiǎn)單的直來(lái)直去的場(chǎng)合，比如從一條皮帶線取放到另一條，簡(jiǎn)單的4軸機(jī)器人就足以應(yīng)對(duì)。

但是，如果應(yīng)用場(chǎng)景在一個(gè)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(dòng)，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(chǎng)合。應(yīng)當(dāng)注意，在成本允許的前提下，選型多一點(diǎn)的軸數(shù)在靈活性方面不是問(wèn)題。這樣方便后續(xù)重復(fù)利用改造機(jī)器人到另一個(gè)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(gè)。接下來(lái)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(dòng)范圍

當(dāng)評(píng)估目標(biāo)應(yīng)用場(chǎng)合的時(shí)候，應(yīng)該了解機(jī)器人需要到達(dá)的最大距離。選擇一個(gè)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(gè)公司都會(huì)給出相應(yīng)機(jī)器人的作動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(cè)是從機(jī)器人能到達(dá)的最低點(diǎn)（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(dòng)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(diǎn)的中心的距離(X)。

05 重復(fù)精度

同樣的，這個(gè)因素也還是取決于你的應(yīng)用場(chǎng)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(gè)電子線路板，你可能需要一個(gè)超級(jí)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(jì)算，比如：來(lái)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(xiàng)指標(biāo)從2D方面以正負(fù) ± 表示。事實(shí)上，由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)重復(fù)點(diǎn)不是線性的而是在空間3D運(yùn)動(dòng)，該參數(shù)的實(shí)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(jué)技術(shù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，將減低機(jī)器人對(duì)于來(lái)料精度的要求和依賴，提升整體的組裝精度。

06 速度

這個(gè)參數(shù)與每一個(gè)用戶息息相關(guān)。事實(shí)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(hào)機(jī)器人最大速度，但我們應(yīng)該知道，考量從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)的加減速，實(shí)際運(yùn)行的速度將在0和最大速度之間。這項(xiàng)參數(shù)單位通常以度/秒計(jì)。有的機(jī)器人制造商也會(huì)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(jì)機(jī)器人單元時(shí)的一個(gè)重要因素。如果工業(yè)機(jī)器人必須安裝在一個(gè)定制的機(jī)臺(tái)，甚至在導(dǎo)軌上，你可能需要知道它的重量來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的支撐。

08 剎車(chē)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

基本上每個(gè)機(jī)器人制造商提供他們的機(jī)器人制動(dòng)系統(tǒng)的信息。有些機(jī)器人對(duì)所有的軸配備剎車(chē)，其他的機(jī)器人型號(hào)不是所有的軸都配置剎車(chē)。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(chē)。另外一種特別情況，意外斷電發(fā)生的時(shí)候，不帶剎車(chē)的負(fù)重機(jī)器人軸不會(huì)鎖死，有造成意外的風(fēng)險(xiǎn)。

同時(shí)，某些機(jī)器人制造商也提供機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。其實(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)的安全性來(lái)說(shuō)，這將是一個(gè)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(dòng)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(guò)載而Down機(jī)。

09 防護(hù)等級(jí)

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(jí)(IP等級(jí))的標(biāo)準(zhǔn)。一些制造商提供相同的機(jī)械手針對(duì)不同的場(chǎng)合不同的IP防護(hù)等級(jí)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(shí)，IP等級(jí)會(huì)有所不同。一般如，標(biāo)準(zhǔn)：IP40，油霧：IP67，清潔ISO等級(jí)：3。