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七轴工业机器人VS六轴工业机器人，优势在哪里？

大学仕 2021-12-17 16:53

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　　近年来，跨国机器人巨头纷纷推出七轴工业机器人抢占高端新市场，引发我们对七轴工业机器人的深入思考，它有哪些独特的技术优势，有哪些研发难点，近年来国际上发布了哪些工业七轴机器人产品，中国七轴工业机器人的研发和产业化进入了什么阶段？
　　一个工业机器人应该有几个轴？
　　目前，工业机器人已经广泛应用于各行各业，但我们也发现，工业机器人不仅有不同的形状，而且有不同的轴线。所谓工业机器人的轴心，可以用专业名词自由度来解释。如果机器人有三个自由度，它可以沿着X、Y和Z轴自由移动，但不能倾斜或旋转。当机器人的轴数增加时，对机器人来说更加灵活。那么一个工业机器人应该有几个轴呢？
　　三轴机器人又称笛卡尔坐标机器人或笛卡尔机器人。它的三个轴可以让机器人沿着三个轴移动。这种机器人一般用于简单的搬运工作。
　　四轴机器人可以沿X轴、Y轴和Z轴旋转。与三轴机器人不同，它有一个独立移动的第四轴。一般来说，scara机器人可以视为四轴机器人。
　　五轴是许多工业机器人的配置。这些机器人可以通过X、Y、Z三个空间循环进行旋转，同时可以通过底座上的轴和手部旋转灵活的轴进行回转，增加了它们的灵活性。
　　六轴机器人可以通过X轴、Y轴和Z轴，每个轴都可以独立旋转。与五轴机器人最大的区别是多了一个可以自由旋转的轴。六轴机器人的代表是佑奥机器人。通过机器人上的蓝色盖子，可以清楚地计算出机器人的轴数。
　　七轴机器人又称冗余机器人，与六轴机器人相比，多出来的轴让机器人可以避开某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，可以更灵活地适应一些特殊的工作环境。
　　随着轴数的增加，机器人的灵活性也随之增加。但是在目前的工业应用中，三轴、四轴、六轴工业机器人的使用最为普遍，因为在一些应用中不需要很高的灵活性，而三轴、四轴机器人的性价比更高，三轴、四轴机器人在速度上也有很大的优势。
　　未来，在对灵活性要求较高的3C工业中，七轴工业机器人将有一席之地。随着其精度的不断提高，在不久的将来，它将取代手机等精密电子产品的人工组装。
　　七轴工业机器人优于六轴工业机器人。强在哪里？
　　技术上，六轴工业机器人有什么问题，七轴工业机器人的实力如何？
　　（1）提高运动特性。
　　在机器人的运动学中，有三个问题使得机器人的运动非常有限。
　　首先是奇异构型。当机器人处于奇怪的构型时，其末端执行器不能围绕某一方向运动或施加扭矩，因此奇怪的构型极大地影响了运动规划。
　　六轴机器人的第六轴和第四轴共线，很奇怪。
　　第二、关节位移超过极限。在实际工作条件下，机器人各关节的角度范围有限，理想状态为180度，但很多关节做不到。此外，七轴机器人可以避免角速度移动过快，使角速度分布均匀。
　　宋新七轴机器人各轴的运动范围和最大角速度
　　第三，工作环境存在障碍。在工业环境中，很多场合都存在各种环境障碍，传统的六轴机器人不能只改变末端机构的姿态而不改变末端机构的位置。
　　（2）改善动态特性。
　　对于七轴机器人来说，利用其冗余自由度不仅可以通过轨迹规划实现良好的运动学特性，还可以利用其结构实现最佳的动态性能。
　　七轴机器人可以重新分配关节力矩，这涉及到机器人的静平衡，即作用在末端的力可以通过一定的算法计算出来。对于六轴机器人来说，每个关节的受力是一定的，其分布可能不合理。但对于七轴机器人，我们可以通过控制算法调整各个关节的扭矩，使薄弱环节所承受的扭矩尽可能小，使整个机器人的扭矩分配更加均匀合理。
　　（3）容错性
　　当机器人出现故障时，如果一个关节出现故障，传统的六轴机器人无法继续工作，而七轴机器人可以通过重新调整故障关节的速度（运动学容错）和重新分配故障关节的扭矩（动态容错）来继续正常工作。