七轴工业机器人 VS 六轴工业机器人，强在哪？

　　近年来，跨国机器人巨子们纷繁推出七轴工业机器人，以抢占高端新商场，这引发了咱们关于七轴工业机器人的深化考虑，它具有哪些共同的技能优势，存在哪些研制难点，近年来世界上发布了哪些工业七轴机器人产品，我国七轴工业机器人的研制及工业化又进入了哪一阶段？
　　工业机器人究竟应该有几个轴？ 　　现在，工业机器人现已被广泛运用于各行各业，但咱们也发现，工业机器人不只形状各异，其轴数也各不相同。所谓工业机器人的轴，可以用专业的名词自在度来解说，假如机器人具有三个自在度，那么它可以沿x，y，z轴自在的运动，可是它却不能歪斜或许滚动。当机器人的轴数添加，对机器人而言，就是更高的活络性。那么工业机器人应该有几个轴才合理呢？ 　　三轴机器人也被称为直角坐标或许笛卡尔机器人，它的三个轴可以答应机器人沿三个轴的方向进行运动，这种机器人一般被用于简略的转移作业之中。 　　四轴机器人，可以沿着x，y，z轴进行滚动，与三轴机器人不同的是，它具有一个独立运动的第四轴，一般来说scara机器人就可以被认为是四轴机器人。 　　五轴是许多工业机器人的装备，这些机器人可以经过x，y，z三个空间周进行滚动，一起可以依托基座上的轴完结回身的动作，以及手部可以活络滚动的轴，添加了其活络性。 　　六轴机器人可以穿过x，y，z轴，一起每个轴可以独立滚动，与五轴机器人的最大差异就是，多了一个可以自在滚动的轴。六轴机器人的代表就是优傲机器人，经过机器人身上的蓝色盖子，你可以很清楚的计算出机器人的轴数。 　　七轴机器人，又称为冗余机器人，比较六轴机器人额定的轴答应机器人逃避某些特定的方针，便于结尾履行器抵达特定的方位，可以愈加活络的习惯某些特别作业环境。 　　跟着轴数的添加，机器人的活络性也随之添加。可是，在现在的工业运用中，用得最多的是三轴、四轴和六轴的工业机器人，这是因为，在某些运用中，并不需求很高的活络性，而三轴和四轴机器人具有更高的本钱效益，而且三轴和四轴机器人在速度上也具有很大的优势。 　　未来，在需求高活络性的3C工业，七轴工业机器人将具有用武之地，跟着其精度不断添加，在不远的将来，它将替代人工进行安装手机等精细电子产品。 　　七轴工业机器人比六轴工业机器人 　　强在哪？ 　　从技能上来看，六轴工业机器人存在什么问题，七轴工业机器人又强在哪？ 　　（1）改进运动学特性 　　在机器人的运动学识题中，三个问题使得机器人的运动遭到十分大的约束。 　　第一是奇特构型。当机器人处于奇特构型时，它的结尾履行器不能绕某个方向进行运动，或许施加力矩，因而奇特构型极大的影响了运动规划。 　　六轴机器人第六轴和第四轴共线产生奇特 　　第二是关节位移超限。在实在作业情况下，机器人每个关节的运动的视点规模是遭到约束的，最理想的状况是正负180度，可是许多关节是做不到的。别的，七轴机器人可以防止角速度运动过快，让角速度分配得比较均匀。 　　新松七轴机器人各轴运动规模及最大角速度 　　第三是作业环境中存在妨碍。在工业环境下，许多场合存在各种环境妨碍，传统的六轴机器人无法只改动结尾组织的姿态，而不改动结尾组织的方位。 　　（2）改进动力学特性 　　关于七轴机器人而言，运用其冗余自在度不只可以经过运动轨道规划到达杰出的运动学特性，而且咱们可以运用其结构完结最佳的动力学功用。 　　七轴机器人可完结关节力矩的再分配，这儿涉及到机器人的静力平衡的问题，也就是说，作用在结尾的力，经过必定的算法算出每个关节接受的力有多大。关于传 统的六轴机器人来说，其每个关节的力是必定的，它的分配或许很不合理。可是关于七轴机器人来说，咱们可以经过操控算法调整各个关节的力矩，让单薄的环节承 受的力矩尽量小，是整个机器人的力矩分配比较均匀，愈加合理。 　　（3） 容错性 　　机器人在产生毛病时，假如有一关节失效，传统六轴机器人便无法持续完结作业，而七轴机器人可以经过从头调整毛病关节速度（运动学容错）和毛病关节力矩（动力学容错）的再分配完结持续正常作业。 　　世界巨子们的七轴工业机器人产品 　　不管从产品视点，仍是从运用视点，七轴工业机器人现在都还处于开始开展阶段，但各大厂商纷繁在各大饱览会力推相关产品，可以想见对其未来的开展潜力仍是十分看好的。
　　- 库卡LBR iiwa 　　2014年11月，库卡在我国世界工业饱览会机器人展上初次发布kuka第一款七自在度轻型活络机器人LBRiiwa。 　　LBRiiwa七轴机器人根据人类手臂进行规划，其结合集成的传感器体系，使该轻型机器人具有可编程的活络性，并使其具有了十分高的准确度。而七轴的LBRiiwa一切的轴内均装备高功用碰撞检测功用、集成的关节力矩传感器，以完结人机协作。 　　七轴的规划，使得KUKA的该款产品有较高的活络度，可轻松地跳过妨碍物。LBRiiwa机器人的结构选用铝制资料规划，其本身分量只要23.9千克。其负荷有两种，分别为7千克和14千克，使其成为首款负荷超越10千克的轻型机器人的产品。 　　- ABB YuMi 　　2015年4月13日，abb在德国汉诺威工业饱览会上正式向商场推出全球首款实在完结人机协作的双臂工业机器人YuMi。 　　YuMi每个单臂均为七个自在度，机身分量为38千克。其每条手臂的负载为0.5千克，重复定位精度可到达0.02毫米，因而特别合适小件安装、消费品、玩具等领 域。从机械手表的精细部件，到手机、平板电脑，以及台式电脑零件的处理，关于YuMi来说都不在话下，而这正体现出该款冗余度机器人表现出的扩展可达作业 空间、活络灵敏、准确等种种优秀特性。 　　- 安川莫托曼SIA 　　日本闻名机器人制作商，“四大家族”之一的安川电机也发布了多款七轴机器人产品。其间SIA系列机器人是轻型灵敏型七轴机器人，该系列机器人可以供给类人 的活络性，而且可以快速加快。该系列机器人选用轻量化和流线型规划，使其十分合适安装在狭小的空间内。SIA系列可供给较高的有效载荷（5千克至50千 克）以及较大的作业规模（559毫米至1630毫米），很合适从事安装、注塑、查验等操作。 　　除了轻型七轴机器人产品外，安川还发布了七轴机器人焊接体系，其高自在度可以尽最大或许坚持最合适的姿态以完结高品质的焊接作用，特别合适内面的焊接，到达最佳的挨近方位。而且该产品可以高密度布局，简单逃避其与轴和工件之间的搅扰，显示出其优秀的避障功用。 　　- 那智不贰越PrestoMR20 　　早在2007年末，那智不贰越便开宣布七自在度的机器人“PrestoMR20”。经过选用七轴规划，使得机器人可以像仿照人类手臂那样履行愈加杂乱的工 作流程，在狭隘的作业区域运动。别的，机器人前端部分（手腕）的扭矩添加到了本来传统六轴机器人的约两倍左右，规范装备的扭矩为20千克，经过设定动作规模，最大可转移30千克的物品，作业规模到达1260毫米，重复定位精度为0.1毫米。经过选用七轴结构，MR20在机床上取放工件时可从机床旁边面进行作 业。这样一来，就前进了事前预备和保护等作业功率。机床间的空间可以缩小至传统六轴机器人的一半以下。 　　除此之外，那智不贰越还发布了MR35（负载为35千克）、MR50（负载为50千克）两款可在狭小空间和有妨碍物场所的运用场合运用的工业机器人。
　　- OTC七轴工业机器人 　　日本DAIHEN集团欧地希推出了最新的七轴机器人（FD-B4S、FD-B4LS、FD-V6S、FD-V6LS、FD-V20S）。因为有第七轴的回 转，它们可以完结像人的手腕相同的扭滚动作，可以完结一周以上的焊接；别的，七轴机器人（FD-B4S、FD-B4LS）将焊接电缆内藏于机器人本体，因 此在示教作业时无需介意机器人与焊接夹具及工件间的干与，动作十分顺利，焊接姿态自在度也得到了前进，可以补偿传统机器人因与工件或焊接夹具的干与而形成 无法进入焊接的缺憾。
　　- Rethink Robotics的Baxter和Sawyer 　　Rethink Robotics是协作机器人的前驱，其间，最早开发的Baxter双臂机器人，两个手臂均具有七个自在度，单臂最大作业规模为1210毫米，Baxter可一起处理不同的两项使命以添加适用性，或许实时处理同一使命以完结输出最大化。 　　上一年推出的Sawyer则是单臂七轴机器人，其柔性关节选用了相同的串联弹性驱动器，但其关节所选用的驱动器被从头规划，使其更细巧。因为选用了七轴的规划，而且作业规模扩展至100毫米，因而能完结负载更大的作业使命，载荷可到达4千克，比Baxter机器人2.2千克的有效载荷大了不少。 　　- 雅马哈七轴机器人YA系列 　　2015年，雅马哈推出了“YA-U5F”、“YA-U10F”、“YA-U20F”3款七轴机器人，这些机器人均经过新式操控器 “YA-C100”进行驱动操控。 　　7轴机器人带有相当于人类肘部的E轴，因而可自若完结曲折、改变、扩展等动作。即便在6轴以下机器人难以施行作业的狭隘空隙，也可顺利完结作业及设置。别的还可完结低半蹲姿态以及绕到设备背部的动作。选用中空结构的致动器，将设备电缆和空气软管内置于机械臂内，不会搅扰到周边的设备，可完结紧凑型出产线。 　　此外，台湾财团法人精细机械研讨开展中心也已研制出双臂七轴机器人原型，期能助台湾业者打造3C电子制作的出产利器，并缩小国内外技能距离。 　　国产七轴机器人来了 　　能否完结弯道超车？ 　　我国七轴工业机器人的研制始于20世纪90年代初，其时项目的领军人物正是我国已故的出名机器人技能专家、我国工程院院士张启先，张启先院士的首要奉献之一就是完结了七自在度冗余机器人样机的研制。 　　上世纪80年代末，因为研制难度及其之大，世界上研制出七自在度冗余机器人样机的国家屈指可数。而张启先院士带领课题组经过几年的艰苦奋斗，在1993年年末完结了首台七自在度冗余机器人样机的研制，并一次经过“863”课题检验和部级判定。 　　一种典型的冗余手臂 　　虽然我国在冗余自在度机器人方面获得必定效果，但首要停留在学术论文、科研陈述和试验样机的阶段，并没有完结实在的产品化开展，这无疑限制了我国机器人产品向高端工业化跨进的脚步。 　　作为国产工业机器人的龙头企业，新松率先在2015年工博会上发布了首款国产七轴工业机器人，其本身分量为29千克，负载为5千克，重复定位精度可到达0.02毫米，作业半径可达800毫米。它具有快速装备、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功用，特别适用于布局紧凑、精准度高的柔性化出产线，满意精细安装、产品包装、打磨、检测、机床上下料等工业操作需求。 　　现在，我国绝大多数工业机器人企业还没有发布七轴工业机器人产品，其间有一部分标明正在研制相关产品，会在年内有相关产品面世，而还有一些企业则标明对七轴工业机器人产品有注重，但没有方案规划研制相关产品。 　　我国的机器人工业在七轴工业机器人的理论研讨有了很大前进，而商业化产品方面仍与国外有较大距离。究其原因，首要有以下两个方面： 　　一是自主立异才能弱。缺少中心及关键技能的原创性效果和立异理念，我国工业机器人整体技能与国外先进水平比较，距离在十年以上。 　　二是企业盈余才能较低，研制资金短缺。中心零部件技能的缺失导致企业出产本钱高企，加之外资厂商纷繁降价，2015年70%以上企业的本体事务处于亏本状况。 　　据专家讲，我国工业机器人整体技能与国外先进水平比较，距离在十年以上。国产七轴工业机器人的呈现，标明咱们在工业机器人技能的研制正在加快，可是咱们应该有清醒的知道，距离实在存在，想要弯道超车，咱们需求赶快霸占中心技能难关，一起也要注重人工智能、感知、辨认、驱动和操控等下一代技能的研制。