工业机器人执行机构是实现机器人各种操作的关键部分,其分类方式多样,每种类型都有独特的特点和应用场景,以下是对工业机器人执行机构分类及其特点的详细阐述:
一、按结构形态分类
1、直角坐标机器人
结构特点:由三个相互垂直的移动轴组成,类似笛卡尔坐标系,每个轴均可独立平移。
运动特点:工作空间为长方体,运动轨迹直观,定位精度高,但灵活性较差,占地面积大。
应用场合:常用于物品搬运、工件加工、3D打印等,适用于需要高精度直线运动的场合。
2、圆柱坐标机器人
结构特点:由一个立柱和一个安装在立柱上的水平臂组成,水平臂可绕立柱做旋转运动,同时可伸缩并沿立柱上下移动。
运动特点:具有较大的工作范围和较高的定位精度,运动过程较为平稳,但在灵活性方面稍逊于直角坐标机器人。
应用场合:广泛应用于物品搬运、喷涂、焊接等领域,尤其适合在圆柱形容器内进行操作。
3、球坐标机器人
结构特点:由腰转关节、俯仰关节和伸缩臂组成,通过两个转动关节和一个移动关节实现运动,类似于极坐标。
运动特点:能够快速地在三维空间中移动,具有较高的灵活性和较大的工作范围,但定位精度相对较低。
应用场合:常用于物品搬运、喷涂、焊接等领域,适用于需要在球形或弧形表面上进行操作的任务。
4、SCARA机器人
结构特点:选择顺应性装配机器手臂,有三个转动关节和一个移动关节,通常用于平面内的装配作业。
运动特点:在水平方向上具有较好的柔顺性和较高的速度,能够在平面内快速、准确地完成装配任务,但对于垂直方向的操作能力有限。
应用场合:大量应用于装配印刷电路板和电子零部件等领域,是实现自动化装配生产线的重要设备之一。
5、通用多关节机器人
结构特点:一般有5或6个独立的转动关节构成,主要包括基座、大臂和小臂三部分,可采用坐立式、吊挂式和斜挂式等多种安装方式。
运动特点:具有较高的自由度和灵活性,能够模拟人类手臂的运动,完成各种复杂的操作任务,如焊接、装配、搬运、喷涂等。
应用场合:广泛应用于工业生产中的各个领域,是一种非常通用的工业机器人类型。
二、按关节坐标形式分类
1、PPP型
结构特点:末端执行器(手部)空间位置的改变是通过三个互相垂直的坐标x、y、z轴的移动来实现的,与直角坐标机器人类似。
运动特点:定位精度高,运动轨迹易于控制,但在灵活性方面相对较差。
应用场合:适用于需要精确定位和直线运动的应用场合,如机床加工、点焊等。
2、RPP型
结构特点:机器人末端执行器空间位置的改变是由两个移动坐标和一个旋转坐标实现的,通常由一个立柱和一个水平臂组成。
运动特点:结合了移动和旋转运动的特点,具有较高的灵活性和较大的工作范围,能够适应不同形状和位置的工件操作。
应用场合:常用于物品搬运、喷涂、焊接等领域,尤其适合在不同高度和角度进行操作的任务。
3、RRP型
结构特点:又称极坐标式机器人,手臂的运动由一个直线运动和二个转动组成,即沿x轴的伸缩,绕y轴的俯仰和绕z轴的回转。
运动特点:工作范围较大,能够覆盖较大的圆形区域,具有较高的定位精度和灵活性,但在直线运动方面的精度略低于直角坐标机器人。
应用场合:适用于需要在一定范围内进行灵活操作的任务,如物料搬运、零件装配等。
4、RRR型
结构特点:又称关节手臂机器人或关节机械手臂,适用于诸多工业领域的自动化作业,分为垂直关节机器人和平面(水平)关节机器人两种。
运动特点:具有较高的柔性和适应性,能够完成各种复杂的动作,如焊接、喷漆、搬运等,但精度相对较低。
应用场合:广泛应用于汽车制造、电子生产等行业,是一种非常重要的工业机器人类型。
三、按机器人轴数分类
1、传统六关节机器人
结构特点:具有6个串联旋转关节,通常由基座、大臂、小臂、手腕俯仰、手腕旋转和手部等部分组成。
运动特点:能够在三维空间中实现复杂的运动,具有较高的自由度和灵活性,可以完成各种姿态的调整和操作任务。
应用场合:适用于多种工业领域的自动化作业,如焊接、装配、搬运、喷涂等,是一种非常常见的工业机器人类型。
2、七轴机器人
结构特点:比六轴机器人多了一个额外的轴,这个额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标,便于末端执行器到达特定的位置,更加灵活地适应某些特殊工作环境。
运动特点:在保持六轴机器人灵活性的基础上,进一步提高了机器人的适应性和可操作性,能够更好地满足复杂环境下的工作需求。
应用场合:主要应用于对灵活性和适应性要求较高的场合,如复杂零件的加工、装配,以及在狭窄空间内的操作等。
3、协作机器人
结构特点:简称cobot或co-robot,是可以安全地与人类进行直接交互/接触的机器人,通常具有较轻的质量、较小的体积和较慢的速度,以便在与人类共同工作时确保安全。
运动特点:能够感知周围环境和人类的动作,实时调整自身的运动状态,确保与人类的安全交互。
应用场合:主要应用于需要人机协作的生产环节,如小型零件的装配、产品测试、教育培训等领域,能够充分发挥人类的灵活性和机器人的精确性相结合的优势。
4、四轴/SCARA机器人
结构特点:手臂部分可以在一个几何平面内自由移动,即X、Y、Z方向的平动自由度和绕Z轴方向的转动自由度。
运动特点:在平面内具有较高的速度和精度,能够快速、准确地完成平面内的装配任务。
应用场合:大量应用于电子产品制造、食品包装等行业的平面装配作业。
5、Delta并联机器人
结构特点:属于高速、轻载的并联机器人,一般通过示教编程或视觉系统捕捉目标物体,由三个并联的伺服轴确定抓具中心的空间位置,实现目标物体的运输、加工等操作。
运动特点:具有非常高的速度和加速度,能够在短时间内完成大量的操作任务,但工作范围相对较小。
应用场合:主要应用于对速度要求较高的场合,如食品分拣、药品包装等行业。
工业机器人执行机构的分类方式多种多样,不同类型的执行机构具有各自的特点和优势,在选择工业机器人时,应根据具体的应用需求、工作环境等因素综合考虑选择合适的执行机构类型。