工業機器人6大類型：極坐標、圓柱坐標、直角坐標、垂直多關節、水平多關節與并聯機器人

本文主要介紹了工業機器人的六種類型，包括極坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、直角坐標型機器人、垂直多關節型機器人、水平多關節型機器人和并聯型機器人。每種類型的機器人都有其特定的運動方式和應用領域，可以根據實際需求選擇合適的機器人類型來滿足生產任務的要求。隨著工業自動化技術的不斷發展，工業機器人在各個領域的應用越來越廣泛，對于提高生產效率和質量具有重要意義。

極坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、直角坐標型機器人、垂直多關節型機器人、水平多關節型機器人、并聯型機器人

工業機器人是現代制造業中不可或缺的設備，它們可以自動化地完成各種復雜的任務，提高生產效率和質量。根據機器人的運動學結構和應用領域，工業機器人可以分為六種基本類型：極坐標型機器人、圓柱坐標型機器人、直角坐標型機器人、垂直多關節型機器人、水平多關節型機器人和并聯型機器人。

以下是六種主要的工業機器人類型及其詳細描述：

1.極坐標型機器人（Polar Coordinate Robot）

極坐標型機器人，也稱為球坐標機器人或關節型機器人，其運動系統由三個基本運動自由度組成：一個旋轉（θ）和兩個擺動（ρ和φ）。這種機器人的基座固定，手臂通過一個中心軸進行旋轉，然后通過一個或兩個附加的旋轉關節進行進一步的運動。極坐標型機器人的工作空間通常呈圓球形，這使得它們在處理需要全方位覆蓋的工作任務時具有優勢。

優點：

●能夠實現三維空間內的全方位運動。

●對于需要在復雜或受限空間內工作的應用，如焊接、裝配和噴涂，具有很高的靈活性。

缺點：

●由于其運動學特性，位置和姿態控制可能較為復雜。

●在某些特定角度下，機械臂的可達性和有效負載能力可能會受到限制。

2.圓柱坐標型機器人（Cylindrical Coordinate Robot）

圓柱坐標型機器人由一個旋轉自由度（θ）和兩個線性移動自由度（z和r）構成。其運動系統包括一個圍繞垂直軸旋轉的臂和一個沿該軸上下移動的滑塊，以及一個從旋轉臂伸出并可以徑向移動的第二臂。這種機器人的工作空間形狀類似于圓柱體。

優點：

●結構緊湊，適合在有限的空間內操作。

●相對于直角坐標型機器人，其運動范圍更大，且能夠在較短的時間內覆蓋較大的工作區域。

缺點：

●在某些特定位置，其可達性和有效負載能力可能會受限。

●控制系統的復雜性相較于直角坐標型機器人略高。

3.直角坐標型機器人（Rectangular Coordinate Robot）

直角坐標型機器人，也稱為笛卡爾坐標機器人，由三個獨立的線性運動自由度組成：沿X、Y、Z軸的直線運動。這種機器人的結構通常包括一個固定的基座、一根沿X軸移動的橫梁、一根沿Y軸移動的臂和一個沿Z軸升降的執行器。直角坐標型機器人的工作空間呈現出矩形立方體的形狀。

優點：

●結構簡單，易于設計和制造。

●坐標計算和控制相對直接，精度較高。

●適用于需要精確定位和重復性作業的應用，如物料搬運、切割和裝配。

缺點：

●由于其直線運動的特性，機器人的整體尺寸可能較大，占用空間較多。

●在某些復雜的三維路徑規劃任務中，其靈活性可能不如多關節型機器人。

4.垂直多關節型機器人（Vertical Articulated Robot）

垂直多關節型機器人，也稱為選擇性 Compliance Assembly Robot Arm (SCARA) 機器人，具有四個運動自由度：兩個旋轉關節和兩個平行于地面的線性關節。第一個關節連接基座和上臂，使手臂能夠繞垂直軸旋轉；第二個關節連接上臂和下臂，允許手臂在水平面上旋轉；最后兩個線性關節分別控制手臂在XY平面上的前后和左右移動。這種機器人的工作空間呈現出扁平的橢球形。

優點：

●高精度和高速度，適用于電子裝配、包裝和拾取放置等需要快速重復定位的任務。

●占地面積較小，適合在生產線中集成。

缺點：

●工作空間相對有限，不適合需要大范圍覆蓋的任務。

●系統的復雜性相較于直角坐標和圓柱坐標機器人更高。

5.水平多關節型機器人（Horizontal Articulated Robot）

水平多關節型機器人，也稱為關節型機器人或六軸機器人，具有六個運動自由度，通常包括五個旋轉關節和一個線性關節。這種機器人以其高度的靈活性和廣泛的工作空間而聞名，能夠覆蓋三維空間中的大多數位置和姿態。

優點：

●極高的靈活性和可編程性，適用于各種復雜的任務，如焊接、打磨、噴涂和裝配。

●能夠在狹小或受限的空間內工作，并適應不斷變化的工件位置和姿態。

缺點：

●控制系統和運動學模型相對復雜，需要高級的算法和軟件支持。

●初始投資和維護成本可能較高。

6.并聯型機器人（Parallel Robot or Parallel Kinematic Machine, PKM）

并聯型機器人由多個并行連接的鏈節組成，這些鏈節同時驅動工具載體以實現所需的運動。常見的并聯機器人類型包括Delta機器人、Gough-Stewart平臺和蜘蛛腿式機器人等。并聯機器人通常具有三個到六個運動自由度。

優點：

●高剛性和高精度，特別適合高速、高精度的拾取放置、裝配和包裝等應用。

●快速的動態響應和較小的慣性，能夠實現快速的運動和定位。

缺點：

●工作空間相對于其體積較小，且形狀通常不規則。

●設計和控制復雜，需要對運動學和動力學有深入的理解。

綜上所述，每種類型的工業機器人都有其獨特的優點和適用場景，選擇合適的機器人類型取決于具體的應用需求，包括工作空間、精度、速度、靈活性和成本等因素。隨著技術的發展，工業機器人將繼續進化，以滿足日益增長的制造業和服務業需求。