多關節機器人、SCARA機器人、直角坐標型機器人和 Delta機器人的解釋

當設計一個涉及移動物體或者某種重復性運動功能的自動化項目時，機器人的加入會使這個項目獲益，選擇正確的機器人類型會降低設計成本和提高成功率。簡單的應用程序只會使用一組重復不變的編程運動，而增添機器視覺系統，或者增加與機器人控制系統連接的一組現場感應設備能夠讓機器人實現自適應運動，這種自適應運動能夠改變機器人實際的運動定位。

機器人供應商可以幫助用戶選擇帶有定位功能的系統。互聯網上有很多視頻展示了多種運動中的機器人系統，觀看這些視頻時請記得：如果視頻源自制造商，那么視頻中的機器人通常是在其性能達到極限的情況下運行的。但是在實際使用中，機器人在它的性能達到極限時還能不斷運行是做不到的。

許多機器人制造商提供建模和仿真軟件幫助客戶選擇最能滿足其需求的機器人。“LOSTPED”有助于定義研發機器人參數所需的信息，負荷、趨向、速度、運行、精確度、環境和任務周期是正確規劃和設計機器人系統或任何運動控制應用所需的數據點。

可供客戶選擇的幾種通用的機器人類型中，每種機器人都有一些附加功能可以根據客戶要求定制應用。

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多關節機器人

大多數人一想到工業機器人，他們腦海中就會浮現出某種多關節機器人。 這種類型的機器人常常出現在電視廣告和工業相關的視頻中。多關節機器人并沒有嚴格的定義，它被描述為具有固定基座，有4~6軸的關節。其實，少至2軸和多達10軸的關節機器人也是有的。此外，機械手臂末端工具（EOAT）可以提供更多的運動選項。多關節機器人的一個標準特征是它們能夠在三維空間或工作空間中工作。多關節機器人最大的工作空間類似一個球體，它通常使用極坐標系定義空間中的點。

由于多關節機器人的工作范圍很大，它可以將機械手臂末端工具以幾乎任意角度放置在接近無限數量的平面上，因此它的用途十分廣泛。例如在焊接中，多關節機器人使用任意一種焊接技術都比工人完成的更具連續性和可重復性。當工件處于固定位置時，焊嘴可以精確定位最佳的距離、角度和速度。即使工件不垂直于機器人底座，機器人也可以利用3D激光器和機器視覺進行精確、可重復的檢測。多關節機器人的其他應用包括噴漆、鉆孔、攻絲、切割、取放、物料搬運、包裝和組裝。

在本文討論的機器人類型中，多關節機器人的定價較高。通常可以通過直接教授要點和動作來完成對多關節機器人的簡單運動的編程，復雜的定位則需要為控制器編寫代碼。現場工作人員可以對機器人的位置進行修改或者微調。

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SCARA機器人

選擇順應性裝配機器手臂機器人（SCARA）在固定位置有一個牢固的底座，它的機器手臂固定在z軸上，同時在xy軸上旋轉運動，機械手臂的中間還有一個附加的xy軸關節，手臂末端的線性驅動器使Z軸運動對底座平面成90度，線性驅動器還有一個額外的θ軸，這樣SCARA機器人共具有四個軸。從眾多方面來看，SCARA機器人模仿了人類手臂的運動，該機器人最大的工作空間相當于圓柱體的一部分。

在操作中，SCARA機器手臂可以高速運行的同時還保持高精度定位。如果操作平面都相互平行，那么物料搬運和產品組裝通常可以使用SCARA機器手臂完成。在工具末端使用位移激光器可以在裝配線上實現高速的三次元坐標測量儀（CMM）功能。配備機器視覺系統的SCARA機器人可以完成精密的非接觸式檢測。在機器手臂工具端安裝激光器、等離子切割器和路由器能夠實現精確的蝕刻、切割和銑削操作。

SCARA機器人承受的物體重量會在其旋轉關節上產生徑向載荷，所以它的軸承必須足夠堅固，才能在機器人預期的使用期限內充分發揮作用。SCARA機器人負載的動量不能高至使電機運轉減慢和手臂停止運動。

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直角坐標型機器人

直角坐標型機器人（Cartesian）通常可以操控比多關節機器人或SCARA機器人更重的負載，而它的成本更低。直角坐標型機器人利用框架結構分擔負載重量。直角坐標型機器人在x、y和z軸上進行線性運動，同時它也被限制在框架內運動，不過框架的長度可達成百上千米或英尺。框架可以是標準或半標準的線性滑軌和滾珠絲杠，這樣的架構可以讓直角坐標型機器人在必要時改變用途。直角坐標型機器人的工作空間類似于一個矩形，它使用笛卡爾坐標系進行定位。

直角坐標型機器人常用于產品的取放，也可用于涂密封劑，控制路由器、激光器和等離子切割機或任何適合在機器人工作空間進行的運動。

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Delta機器人

Delta機器人有三組平行的手臂和旋轉式或線性驅動器（圖4）。當對驅動器施加作用力時，末端執行器會在x、y和z軸上移動但是不會出現旋轉。Delta機器人的設計初衷是運用于輕型負載的取放活動，它的其他用途包括3D打印、手術和裝配操作。Delta機器人使用輕型手臂，這種手臂慣性很小，移動速度非常快。與機械臂不同，Delta機器人可以在其工作空間內進行360度的圓形移動。