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为什么 6 轴机械臂如此普遍?

工业机器人不乏品牌、型号、颜色、形状和尺寸。但在机械设计方面,所有品牌都有许多相似之处。

工业铰接式机械臂通常被视为描绘高科技制造设施的形象。即使是普通的协作机器人 (cobot) 情人也遵循相同的机械结构——运输有效载荷、堆叠、分拣、码垛、组装以及许多其他可重复的任务。

RobotWorx 提供的视频

在所有品牌和型号中,一个共同的特征脱颖而出:六轴运动。有些型号有更多,许多型号更少,但6轴似乎是标准目标。是什么让这个数字如此普遍?这导致了两个相关的问题:少于六个轴将是一项糟糕的投资吗?同样,如果六个是好的,应该首选七个或更多轴吗?

理想的 6 轴运动范围

简而言之,一个机器人手臂有六个点,可以围绕这些点发生运动,这导致抓手能够到达总工作半径内的任何地方,并能在任何位置用抓手(手臂末端工具或 EOAT)到达任何点。方向。

图 1。 FANUC 的 S-6,他们的 6 轴机器人之一。图片由 RobotWorx 提供

这个简化的答案有一些限制。首先,只有在夹具完全伸展的情况下才能到达整个工作区域(或信封),就像您要伸出手臂以到达远处的物体一样。如果夹持器角度发生变化,这肯定会限制总范围。此外,很可能很明显,抓手无法伸入机器人的坚固金属底座中。硬轴和软轴限制可以防止此类碰撞。

典型关节臂中的轴是旋转关节,因此它们围绕由电机或驱动皮带轮的中心定义的轴旋转。相比之下,一些机器人品种,如“delta”或 SCARA 型机器人,使用线性滑动运动轴。但是关节臂是旋转的,这意味着关节位置是角度测量而不是线性距离。

因此,这款“理想”的 6 轴机器人可以以任何 EOAT 方向到达其工作范围内的任何可能点,如果您的工件与机器人底座的角度不平行,则它们是理想的选择。

少轴机器人的缺点

在设计可以以较低成本获得 4 轴或 5 轴模型的系统时,可能会出现这个问题:5 轴是否足以满足我的应用?这不是一个简单的“是”或“否”答案,但肯定有一个因素会成为调查的原因。

假设机器人将从与机器人所在的地面不平行的位置处理一块或拾取/检索物品。然后,你应该仔细考虑五轴是否有效。

想象一下这样的场景:水平输送机将产品送入固定在地板上的机器人,然后将其捡起并将其转移到另一个水平输送机上。在这种情况下,即使是 4 轴机器人也可能足够。如果还必须旋转末端夹具以定位产品,则必须使用第五轴。

图 2. 在传送带系统上工作的机器人。

在更复杂的场景中,一个与地面成 45 度角的托盘为机器人提供必须取回的产品。这可能只适用于 6 轴机器人,除非此尝试完美对齐,因此不需要第六轴。

当然,对于每种情况,这种情况并不像定义是或否那样容易。尽管如此,这个关于物体是否以与机器人底座平行以外的任何方向定向的测试表明应该小心。

如果机器人用于焊接、涂胶或任何其他路径跟踪应用,则几乎可以肯定它必须是六轴。

多轴机器人的好处

附加轴通常根据具体情况安装。第七轴的一个常见示例是机器人可以在其上移动的滑动台,使其可能同时处理多台 CNC 机器,或在长装配线过程中执行不同的步骤。增加了一点编程的复杂性,与购买多个机器人的替代方案相比,它可以节省大量投资。

图 3。 使用高精度数控激光器工作的 6 轴机械臂。

有时,滑动轴是垂直的而不是水平的,这可能允许码垛机器人堆叠得更高,或者存储/检索系统可以从离地面高的垃圾箱中取货。其他时候,工件可能会放在旋转台上,而不是机器人本身安装在移动底座上。这可以让静止的机器人到达更广泛的范围。

另一个例子是当两个 6 轴手臂安装在一个基座上时,形成一个几乎人形的躯干。这些机器人可能拥有 12 个或更多的轴数,因为它们是由 6 轴手臂组成的。

所有这些机器人都有明显的优势,它们可能被证明是一项值得投资的项目。但如果不需要额外的轴,有些轴可能会过于复杂并且更容易出现故障。在所有情况下,都值得寻求专业人士的建议,调查过程和环境,以确定哪种机器人最适合每种应用。


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