工業(yè)機(jī)器人到底有多“軸”？

隨著《中國制造2025》的頒布，中國制造業(yè)發(fā)展的步伐越來越快，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，而我們發(fā)現(xiàn)它不僅形狀各異，其軸數(shù)也各不相同。

那么工業(yè)機(jī)器人到底應(yīng)該有幾個軸呢？

所謂工業(yè)機(jī)器人的軸，可以用專業(yè)的名詞自由度來解釋，如果機(jī)器人具有三個自由度，那么它可以沿x，y，z軸自由的運(yùn)動，但是它卻不能傾斜或者轉(zhuǎn)動。當(dāng)機(jī)器人的軸數(shù)增加，對機(jī)器人而言，就是更高的靈活性。

工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中，一般需要配備除了自身性能特點(diǎn)的外圍設(shè)備，如轉(zhuǎn)動工件的回轉(zhuǎn)臺，移動工件的移動臺等。這些外圍設(shè)備的運(yùn)動和位置控制都需要與工業(yè)機(jī)器人相配合并要求相應(yīng)精度。

現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人都有多少個軸呢？

目前市面上的工業(yè)機(jī)器人軸數(shù)從一到七，不僅有單軸機(jī)器人，也有七軸機(jī)器人。小編帶大家認(rèn)識一下不同軸數(shù)的機(jī)器人。

單軸、二軸機(jī)器人在國內(nèi)又被稱為直線模組，電動滑臺等，是一種能提供直線運(yùn)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)，同時可通過組合完成更加復(fù)雜的工作，名稱也從另一方面說明了其能模塊化的完成指定工作，同時說明了單軸機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展的很成熟。

三軸機(jī)器人也被稱為直角坐標(biāo)或者笛卡爾機(jī)器人，它的三個軸可以允許機(jī)器人沿三個軸的方向進(jìn)行運(yùn)動，這種機(jī)器人一般被用于簡單的搬運(yùn)工作之中。

四軸機(jī)器人，可以沿著x，y，z軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動，與三軸機(jī)器人不同的是，它具有一個獨(dú)立運(yùn)動的第四軸，一般來說scara機(jī)器人就可以被認(rèn)為是四軸機(jī)器人。

五軸是許多工業(yè)機(jī)器人的配置，這些機(jī)器人可以通過x，y，z三個空間周進(jìn)行轉(zhuǎn)動，同時可以依靠基座上的軸實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)身的動作，以及手部可以靈活轉(zhuǎn)動的軸，增加了其靈活性。

六軸機(jī)器人可以穿過x，y，z軸，同時每個軸可以獨(dú)立轉(zhuǎn)動，與五軸機(jī)器人的最大區(qū)別就是，多了一個可以自由轉(zhuǎn)動的軸。現(xiàn)今市場上應(yīng)用最多的就是六軸機(jī)器人。

六軸機(jī)器人運(yùn)動方式

六軸機(jī)器人具有高靈活性、超大負(fù)載、高定位精度等眾多優(yōu)點(diǎn)。那六個軸的各自運(yùn)動路徑如何，小編將以fanuc robot r-2000 ib為例來進(jìn)行詳細(xì)解讀。

01j1旋轉(zhuǎn)（s軸）

02j2下臂（l軸）

03j3上臂（u軸）

04j4手腕旋轉(zhuǎn)（r軸）

05手腕擺動（b軸）

06j6手腕回轉(zhuǎn)（t軸）

詳細(xì)了解六軸機(jī)器人詳細(xì)運(yùn)動方式和其應(yīng)用領(lǐng)域請戳下方視頻↓↓↓

六軸機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)

上圖為常見的六軸關(guān)節(jié)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，六個伺服電機(jī)直接通過減速器、同步帶輪等驅(qū)動六個關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)。六軸工業(yè)機(jī)器人一般有6個自由度，常見的六軸工業(yè)機(jī)器人包含旋轉(zhuǎn)（s軸），下臂（l軸）、上臂（u軸）、手腕旋轉(zhuǎn)（r軸）、手腕擺動（b軸）和手腕回轉(zhuǎn)（t軸）。6個關(guān)節(jié)合成實(shí)現(xiàn)末端的6自由度動作。

六軸實(shí)體圖

四軸實(shí)體圖

近年來，國際機(jī)器人巨頭們紛紛推出七軸機(jī)器人搶占高端新市場，那么現(xiàn)在都有哪些已經(jīng)研發(fā)出來的七軸機(jī)器人呢？

1、abb yumi機(jī)器人

2014年11月，abb在中國推出最新機(jī)器人產(chǎn)品yumi，其被稱為第一款雙臂輕型人機(jī)協(xié)作型機(jī)器人，每條手臂的負(fù)載為0.5千克，重復(fù)定位精度可達(dá)到0.02毫米，因此特別適合小件裝配、消費(fèi)品、玩具等領(lǐng)域。

yumi在意大利比薩威爾第歌劇院首次亮相，在意大利指揮家andrea colombini的指導(dǎo)下，yumi的第一次亮相就顯示出了大師風(fēng)范。

2、庫卡lbr iiwa

庫卡lbr iiwa2014年11月，庫卡在中國國際工業(yè)博覽會機(jī)器人展上首次發(fā)布kuka第一款七自由度輕型靈敏機(jī)器人lbriiwa。

lbriiwa七軸機(jī)器人基于人類手臂進(jìn)行設(shè)計(jì)，其結(jié)合集成的傳感器系統(tǒng)，使該輕型機(jī)器人具有可編程的靈敏性，并使其具備了非常高的精確度。而七軸的lbriiwa所有的軸內(nèi)均配備高性能碰撞檢測功能、集成的關(guān)節(jié)力矩傳感器，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。其結(jié)構(gòu)采用鋁制材料設(shè)計(jì)，自身重量只有23.9千克。其負(fù)荷有兩種，分別為7千克和14千克，使其成為首款負(fù)荷超過10千克的輕型機(jī)器人的產(chǎn)品。

3、安川sia系列機(jī)器人

至今安川電機(jī)發(fā)布了多款七軸機(jī)器人產(chǎn)品。其中sia系列機(jī)器人是輕型敏捷型七軸機(jī)器人，sia系列可提供較高的有效載荷以及較大的工作范圍，很適合從事裝配、注塑、檢驗(yàn)等操作。

除了此產(chǎn)品外，安川還發(fā)布了七軸機(jī)器人焊接系統(tǒng)，特別適合內(nèi)面的焊接，達(dá)到最佳的接近位置。并且，該產(chǎn)品能夠高密度布局，容易回避其與軸和工件之間的干擾，顯示出其優(yōu)良的避障功能。

4、otc七軸工業(yè)機(jī)器人

日本daihen集團(tuán)歐地希推出了最新的七軸機(jī)器人(fd-b4s、fd-b4ls、fd-v6s、fd-v6ls、fd-v20s)，由于有第七軸的回轉(zhuǎn)，它們能夠?qū)崿F(xiàn)一周以上的焊接。

另外，七軸機(jī)器人(fd-b4s、fd-b4ls)將焊接電纜內(nèi)藏于機(jī)器人本體，因此在示教作業(yè)時無需在意機(jī)器人與焊接夾具及工件間的干涉，焊接姿態(tài)自由度得到了提高，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)機(jī)器人因與工件或焊接夾具的干涉而造成無法進(jìn)入焊接的缺憾。

5、那智不二越oresto mr系列

早在2007年底，那智不二越便開發(fā)出七自由度的機(jī)器人“presto mr20”。機(jī)器人手腕的扭矩增加到了原來傳統(tǒng)六軸機(jī)器人的約兩倍左右，標(biāo)準(zhǔn)配置的扭矩為20n·m，通過設(shè)定動作范圍，最大可搬運(yùn)30千克的物品，重復(fù)定位精度為0.1毫米。

通過采用七軸結(jié)構(gòu)，mr20在機(jī)床上取放工件時可從機(jī)床側(cè)面進(jìn)行作業(yè)，提高了事前準(zhǔn)備和維護(hù)等作業(yè)效率，機(jī)床間的空間能夠縮小至傳統(tǒng)六軸機(jī)器人的一半以下。

6、新松七自由度機(jī)器人

新松在2016年推出了柔性7自由度協(xié)作機(jī)器人、復(fù)合型機(jī)器人、雙臂機(jī)器人等系列產(chǎn)品。

其中，雙臂協(xié)作機(jī)器人具有快速配置、牽引示教、視覺引導(dǎo)、碰撞檢測等功能，具備高負(fù)載及低成本等特點(diǎn)。同時，基于可動仿生雙眼視覺系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時深度信息和三維重構(gòu)，也可為用戶提供自由、開放的開發(fā)環(huán)境，同時集成化與柔性化地實(shí)現(xiàn)快速、安全、靈活、精準(zhǔn)、高效的旋擰、定位等全套裝配解決方案。

結(jié)語

國產(chǎn)七軸機(jī)器人逐漸實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)品化過程，也正推進(jìn)我國機(jī)器人產(chǎn)品向高端產(chǎn)業(yè)化邁進(jìn)的步伐。目前，無論從產(chǎn)品角度，還是從應(yīng)用角度，國際上的七軸工業(yè)機(jī)器人雖還處于初期發(fā)展階段，但各大廠商紛紛在各大展覽會力推相關(guān)七軸機(jī)器人產(chǎn)品?？梢?，業(yè)界對其未來發(fā)展?jié)摿κ挚春谩?/p>