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工业机器人本体结构有哪些类型?如何选型?

2025-02-17技术资讯 阅读 65
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1、直角坐标型机器人

结构特点:由三个相互垂直的直线运动轴组成,类似笛卡尔坐标系,其工作空间为长方体形状,各轴运动相对独立,可单独控制。

应用场景:适用于需要高精度定位和在矩形或立方体空间内作业的场景,如电子行业的电路板插件、焊接,物料搬运等。

2、圆柱坐标型机器人

结构特点:具有一个旋转关节和两个直线运动关节,其工作空间为圆柱状,通过绕中心轴的旋转和沿径向及轴向的直线运动来实现位置的改变。

工业机器人本体结构有哪些类型?如何选型?

应用场景:常用于汽车制造中的装配、金属加工中的钻孔、攻丝等操作,以及搬运棒材等圆柱形物体的场合。

3、球坐标型机器人

结构特点:由两个回转关节和一个直线运动关节组成,工作时,通过两个回转关节确定位置的角度,再由直线运动关节确定位置的距离,其工作空间为类球形。

应用场景:适用于搬运、装卸等作业,尤其在对灵活性要求较高、工作范围为球形的空间内较为适用,如物流仓库中的货物搬运。

4、关节型机器人

结构特点:包含多个旋转关节,类似于人体的关节结构,可在多个方向上自由运动,动作灵活,占地面积小,工作空间相对较大。

应用场景:广泛应用于装配、搬运、焊接、喷漆等多种作业场景,是工业领域中最常见的机器人类型之一。

5、并联机器人

结构特点:由多个并联的关节组成,每个关节都有独立的执行器,可实现多个方向上的平移和旋转运动,刚度大、精度高,但工作空间相对较小。

应用场景:常用于高速生产线上的装配、搬运、包装等任务,如电子制造业中的产品组装、食品行业中的分拣包装等。

6、串联机器人

结构特点:由一个中央执行器控制多个从动器(末端执行器),从动器依次连接形成串联结构,适用于需要精确定位和控制的任务。

应用场景:主要用于半导体制造、精密仪器加工等领域的高精度操作。

7、平面型机器人

结构特点:具有平坦的工作表面,可在平面上进行精确的定位和操作。

应用场景:常用于电子元器件的生产与检测环节,如芯片贴装、电路板测试等。

8、协作机器人

结构特点:通常具有较轻的重量和较小的体积,结构相对简单,部分采用模块化设计,便于安装和调试,其机械臂的材质可能更轻便,且外部可能有软性包覆材料,以提高安全性。

应用场景:适用于需要与人类协同工作的场所,如小型工厂、实验室、医疗康复机构等,可完成一些简单的装配、物料搬运、辅助测试等任务。

工业机器人本体的选型需要综合考虑多个因素,以下是一些关键的选型要点:

1、工作任务需求

负载能力:明确机器人需要搬运、操作或加工的物体重量,选择承载能力足够的机器人,对于搬运大型工件的汽车制造车间,应选用负载能力较大的关节型或圆柱坐标型机器人;而在电子行业,处理小型零部件时,可选择负载较小的桌面型机器人。

精度要求:根据工作任务的精度要求来选择合适的机器人,电子制造中的芯片贴装需要高精度的直角坐标型机器人;而一些物料搬运任务对精度要求相对较低,可选择精度适中的关节型机器人。

工作速度:如果生产任务对效率要求较高,需要选择工作速度快的机器人,如食品包装线上的并联机器人,能够快速地进行产品分拣和包装;而对于一些对速度要求不高的精细操作,如精密仪器的调试,则可以选择速度较慢但精度较高的串联机器人。

2、工作环境因素

工作空间:考虑机器人的工作空间是否能够满足实际生产场地的需求,在一个狭窄的车间内,可能需要选择结构紧凑、占地面积小的机器人;而在大型仓储环境中,则需要工作空间大、伸展范围广的机器人。

温度和湿度:某些特殊环境下的温度和湿度条件可能会影响机器人的性能和寿命,在高温环境下工作的烘干室内,需要选择耐高温的机器人本体材料和防护措施;在潮湿的环境中,要选择具有良好的防潮性能的机器人。

洁净度要求:在一些对洁净度要求高的场所,如医药生产、芯片制造等,需要选择不易产生灰尘、易于清洁和维护的机器人,或者选择带有防尘罩、密封结构较好的机器人型号。

3、成本预算

初始投资:包括机器人的购买价格、运输费用、安装调试费用等,不同类型和品牌的机器人价格差异较大,需要根据企业的预算来选择合适的型号。

运营成本:考虑机器人在使用过程中的能源消耗、维护保养费用、零部件更换成本等,一些节能型的机器人可以降低能源消耗成本;而维护简单、零部件通用性强的机器人可以减少后期的维护成本。

4、可靠性和稳定性

品牌信誉:选择知名品牌、有良好口碑的机器人制造商,其产品质量和售后服务更有保障,可以参考其他用户的使用评价和行业推荐来了解品牌的信誉度。

平均无故障时间(MTBF):MTBF 是衡量机器人可靠性的重要指标,表示机器人平均连续运行多长时间才会出现一次故障,选择 MTBF 较长的机器人可以减少停机时间和维修成本。

安全性能:确保机器人具备完善的安全防护装置和功能,如紧急停止按钮、安全围栏、防碰撞传感器等,以保障人员和设备的安全,特别是在与人类协同工作的场合,安全性能尤为重要。

5、兼容性和扩展性

控制系统兼容性:如果企业已经有一套自动化控制系统,需要考虑所选机器人的控制系统是否能够与之兼容,以便实现无缝集成和统一管理。

通信接口:检查机器人是否具备与其他设备进行通信的接口和协议,如以太网、Profibus、DeviceNet 等,以满足生产线上的信息交互和数据共享需求。

扩展能力:考虑机器人在未来是否有升级和扩展的可能性,如增加新的功能模块、拓展工作范围等,以便适应企业发展和技术升级的需要。

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