摘要：本文主要介紹直角坐標機器人和關(guan) 節機器人的特性，以及兩(liang) 種機器人的應用對比。
關(guan) 鍵字：直角坐標機器人 關(guan) 節機器人

前言：現今工業(ye) 機器人主要分兩(liang) 大類——直角坐標機器人和關(guan) 節機器人，這兩(liang) 類機器人均適合用於(yu) 諸多工業(ye) 領域的機械自動化作業(ye) ，比如，自動裝配、噴漆、搬運碼垛、焊接等工作。沈陽萊機機電多年從(cong) 事機器人事業(ye) ，本文是結合沈陽萊茵機電的經驗及知識來主要介紹直角坐標機器人和關(guan) 節機器人的特性，以及兩(liang) 種機器人的應用對比。這些對比分析來自我們(men) 的經驗及認識，有其局限性，不充分，僅(jin) 供朋友們(men) 參考。

一、直角坐標機器人

1、概念：

基於(yu) 空間XYZ直角坐標係編程、有三軸及以上自由度，能夠實現自動控製、可重複編程反複應用，適合不同任務的自動化設備。

它能夠搬運物體(ti) 、操作工具，以完成各種作業(ye) 。關(guan) 於(yu) 機器人的定義(yi) 隨著科技的不斷發展，在不斷的完善，直角坐標機器人作為(wei) 機器人的一種，其含義(yi) 也在不斷的完善中。

2、特點：

1）任意組合成各種樣式，形成兩(liang) 軸到六軸不同結構形式。

2） 超大行程：單根最多長度是6米，但可以多根方便地級連成超大行程，例如50米長。

3）負載能力強：通常是到200公斤，但當采用多根多滑塊結構時其負載能力可增加到數噸。

4）高動態特性：輕負載時其最高運行速度每秒8米，加速度每秒5米。

5）高精度：重複定位精度可達到0.05mm～0.01mm。

6）擴展能力強：可以方便改變結構或通過編程來適合新的應用。

7）簡單經濟：編程簡單類同數控銑床，易培訓員工和維修，使其具有非常好的經濟性。

8）壽命長：直角坐標機器人的壽命一般是10年以上，維護好可達40年。

9) 應用範圍廣：可以方便地裝配多種形式和尺寸的手爪，可以勝任許多常見的工作，如焊接、切割，搬運、上下料、包裝、碼垛、檢測、探傷(shang) 、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼和噴塗等任務。

圖1是一個(ge) 典型的3D直角坐標機器人，它由X軸,Y軸,Z軸及驅動電機組成。此外一個(ge) 完整的機器人係統還需要控製係統和手抓

二、關(guan) 節機器人

1、概念：

也稱關(guan) 節手臂機器人或關(guan) 節機械手臂，有很高的靈活度，通常5~6軸，適合於(yu) 幾乎任何軌跡或角度的工作。

2、特點:

1) 有很高的自由度，靈活性， 從(cong) 不同角度不同方位來工作。
2) 速度可達6米/秒，加速度10米/每秒；工作效率高，
3）經常在網絡或電視裏看到，較為(wei) 世人所熟悉和接受。
4) 6軸機器人主要應用於(yu) 汽車點焊，弧焊，裝配（擰螺絲(si) ），檢測類這些輕巧類工作。
5）人們(men) 開發了4軸搬運碼垛類機器人。

三、特點及應用分析對比

1、工作空間與(yu) 承載能力：

1）直角坐標型標準單根長度6m，拚裝後可達到100m；組合成龍門式機器人，其工作空間可以是非常的三維立體(ti) 空間。單根承載10~200kg,特殊結構可達2400 Kg。

2）關(guan) 節型最大工作半徑3m，在有效半徑內(nei) 可以任何角度工作。關(guan) 節機器人工作半徑所在的園周內(nei) 要做安全隔離，所以通常占用更大的空間。不適合大距離空間工作，或放置到直線運動單元上。承載能力有幾種規格5~20Kg可選，但最大1300Kg，這時及其昂貴。

說明：常見的關(guan) 節型機器人的工作半徑越大、強度也要大，對於(yu) 承載能力越強，但為(wei) 保證其穩定的機械結構，造價(jia) 會(hui) 非常高。

直角坐標型的龍門框架結構，承載能力強，可無限擴展，穩定可靠，造價(jia) 相對低很多。

2、工作精度

1）直角坐標型：由於(yu) 結構簡單，重複定位精度0.05mm，絲(si) 杠型可達0.01mm，甚至更高。

2）關(guan) 節型：重複定位精度0.06mm,輕載荷小半徑0.02mm,重載荷精度0.2mm。

說明：在通常情況下，兩(liang) 種機器人均可滿足精度要求。其中絲(si) 杠型直角坐標機器人更適合對精度要求更加苛刻的行業(ye) 。

3、組合方式

1）直角坐標型組合方式多樣，龍門式、懸臂式、壁掛式等，可根據不同的負載、行程、功能及特殊空間要求，為(wei) 客戶訂製所需求產(chan) 品。同時，X、Y、Z三軸基礎上可以擴展旋轉軸和翻轉軸，構成五自由度和六自由度機器人。

2）關(guan) 節型可細分為(wei) 6自由度機器人、Scara機器人、四連杆機器人，種類相對少，選擇性和靈活性較直角坐標型小很多。

4、機械安裝及維護

1）直角坐標型為(wei) 模塊化產(chan) 品，在工廠全部預連接運行，然後拆裝出廠。現場通過螺栓簡單拚裝，調水平即可電氣調試，用戶甚至可以自行完成機械安裝。龍門式框架為(wei) 整個(ge) 安裝空間，其工作空間也在框架範圍內(nei) 。

模塊化產(chan) 品，用戶可以自行拆卸、更換或維護，所有機械零件均為(wei) 通用品，維修維護費用低。

2）關(guan) 節型集成化程度高，整體(ti) 性好，但需要專(zhuan) 業(ye) 人員進行機械安裝。安裝空間較直角坐標型小，但是其工作空間是其整個(ge) 工作半徑，工作區域需要做防護處理，故設備總占地麵積不小於(yu) 直角坐標型。

由於(yu) 機械化程度高及控製非常複雜，維修和維護必須由廠家或供應商的專(zhuan) 業(ye) 人員完成（國外進口品牌的維護費用在300元/小時左右），用戶往往麵臨(lin) 兩(liang) 個(ge) 問題高價(jia) 維修或報廢處理。

5、軟件編程操控和維護

1）從(cong) 電氣係統到上位機直角坐標型都是開放、靈活的，適用任何品牌的PLC、CNC、伺服驅動係統，甚至可以按用戶熟悉品牌選定。編程簡單，用戶可以隨意擴展，操控簡單易操作。

完全的交鑰匙工程，簡單程序問題和硬件故障，客戶可以自行處理，例如更換驅動電機、PLC等，維護費用低。

2）關(guan) 機型機器人：軟件係統集成化，庫函數直接調用，是其軟件優(you) 點。但編程和操控必須由供應商通過專(zhuan) 業(ye) 培訓才能完成（廠家軟件編程費用300元/小時），而且特殊軟件需要收費。

維護和維修完全受製於(yu) 人，由於(yu) 品牌互相不兼容，硬件故障必須由供應商或廠家直接提供，非市場通用產(chan) 品，費用高昂。

6、前期投入成本：不考慮後期維護維修費用，以60Kg負載碼垛機器人為(wei) 例

直角坐標機器人：25~40萬(wan)

關(guan) 節機器人：60~80萬(wan)

7、根據國內(nei) 外的應用案例，對不同行業(ye) 的應用情況對比如下：

應用場合	直角坐標機器人	關(guan) 節機器人
焊接自動線	用的較少	主要用於(yu) 汽車焊接
衝(chong) 壓、焊接	用的較少	用的很多
噴塗	直線往複噴塗較多	異性噴塗很多
汽車裝配線	比較普及	用的很多
小零件裝配線	幾乎全部采用	占空間大，安全措施要求高，幾乎不用
各種檢測線	幾乎全部采用	占空間大，安全措施要求高，幾乎不用
大型碼垛應用	主要采用	較常見，但成本高，維護難
車銑加工中心上下料	幾乎全部采用	成本高，幾乎很少
衝(chong) 壓自動化線	幾乎全部采用	用的較少
機構疲勞試驗	幾乎全部采用	幾乎不用
太陽能行業(ye)	主要采用	用的較少
曲形管內(nei) 壁堆焊	主要采用	用的較少
各種自動化生產(chan) 線	主要采用	用的較少
包裝機、印刷機等	主要采用	用的較少