在20世纪70年代和80年代，大型六轴铰接机器人焊接汽车和卡车车身的形象在大众的想象中变得固定。从那时起，铰接式机器人已经遍及整个重工业，并超越了机器人本身的许多改进，以及更多的末端执行器(手臂末端工具)的发展，以解决更广泛的灵活自动化的需要。
铰接式机器人广泛应用于医疗保健、食品饮料、炼钢和仓储等行业，只要是重复性或环境或人体工程学具有挑战性的任务，都可以更快、更可靠和/或更经济有效地完成。
机器人基础知识
最初，这个机器人革命为汽车制造商提供了大规模的主要制造商，甚至更大的规模经济，但没有任何内容和中型企业提供的任何东西。最近在笛卡尔机器人（线性），Scara和Delta机器人以及合作机器人的发展方面的开发 - 已经为几乎任何尺寸的企业提供了自动化。
每种类型的机器人都有优点和局限性。对于机器人技术的新使用者来说，了解这些可能性和陷阱是很重要的。
机器人带有1-7轴，每个轴都提供自由度。两个轴笛卡尔龙门架通常在X-Y或Y-Z轴上绘制。三轴机器人具有三个自由度，并通过X-Y-Z轴执行其功能。这些小型机器人呈刚性形式，并且不能倾斜或旋转自己，尽管它们可以具有连接的工具，其可以旋转或旋转或适应小有效载荷的形状。四个和五轴机器人具有额外的灵活性来旋转和倾斜。六轴铰接机器人具有六个自由度 - 可灵活地将物体移动到任何方向上或以任何方向旋转。当应用程序需要复杂的对象时，通常选择后一种类型。第七轴允许延伸到一个轴;换句话说，它允许六轴铰接机器人的位移。
铰接式机器人
六轴和七轴关节机器人的流行反映了六自由度所允许的巨大灵活性。它们很容易编程，配有自己的控制器和运动序列，I/O激活可以通过一个用户友好的教学挂件编程。在硬件方面，工业铰接式机器人可能相对较小或较大。它们可以达到很大的范围，某些型号可以超过3米。
这种铰接式机器人也存在一些问题，可能会限制其效用或提高其成本。小型铰接式机器人，安装方便;它的底座只需要用螺栓固定在框架或地板上。但它只能提升这么多或到达这么远。
如果工作需要一个更大的机器人，可能需要土木工程，以确保结构能够承受负载偏移造成的重量和扭矩。飞行距离越长，其有效载荷就越大，所需的空间和工程也就越多，成本也就越高。
铰接式机器人还具有奇点，即其无法访问的周围空间中的位置和方向。由于机器人通常在存在的区域中，这些空间限制需要更复杂的安全预防措施，即使只是偶尔。通常需要昂贵的设备，例如区域扫描仪或安全垫，然后需要更先进的功能，例如安全有限的速度（SLS）或安全速度监视器（SSM）。它需要自己的控制器处理逆运动学的事实也可以代表来自硬件透视的双重倾向，因为在某些情况下，机器人控制器需要与生产线上的更高级别的PLC通信。
笛卡儿的机器人
笛卡儿的机器人
笛卡儿或线性机器人由线性执行器和有时在手臂末端的旋转执行器组成。笛卡儿机器人适应性强;每个轴的笔画和尺寸可以根据应用程序定制。它的覆盖范围和有效载荷是相互独立的，而不是相互交织的。线性轴出现在许多设计中，进一步适应它的功能。例如，齿带执行机构允许高速，而滚珠丝杠执行机构允许高精度和高进给力，典型的拾取率高达100/min。
这些处理系统的适应性使其价格优化，适用于广泛的直接应用，其中关节机器人的灵活性是不需要的。这可能涉及到非常轻到非常重的部件放置、分类或装箱、设备检查等等。笛卡儿机器人的另一个主要优点和不同点是它卓越的空间经济性。它允许完全访问它所占用的内存空间。没有死空间或奇点。安全要求不那么严格，因此成本也更低，因为机器人的活动范围仅限于它的小工作区。
由于驱动器是沿工作空间坐标系轴运动的，因此不需要通过插补电机位置来确定机器人的臂端位置。换句话说，不需要计算逆运动学。系统PLC通常可以直接控制各个轴，而不需要增加第二个控制器。
笛卡尔机器人的主要限制是比较的粘度性。它将容易地容纳三个轴的线性运动，以及第四旋转轴线。然而，必须添加运动控制器以执行更复杂的同步任务，例如CNC。笛卡尔机器人很少用于受冲洗环境，因为它们不提供足够的防水进入保护。
最后，笛卡尔机器人，如果使用时没有单独的运动控制器，可能需要比其他类型的机器人更多的编程时间。Teach吊坠是不常见的，因此序列的编程必须在PLC中完成，每个轴分别寻址和委托。
SCARA机器人
SCARA机器人
Scara（选择性合规性铰接式机器人臂）机器人已经设计和优化了光应用。它们是简化的铰接式机器人版本。它们非常擅长，如在具有紧差的空间中插入空间中的部件，同时保持其在这种运动中的刚性，这使得它们在拾取应用中具有成本效益的选择以及小部件处理。使用制造商提供的教学吊坠，编程和调试相对容易且快速。
SCARA机器人需要一个专用的机器人控制器，通常限制在三个轴上。它可能是最优的解决方案，因为它的全部功能——3或4个自由度——都可以使用。如果工作只需要两个(例如水平和垂直移动)，SCARA机器人不能被简化为一个两轴系统，这使得它在成本和性能上都不如笛卡尔龙门式机器人有吸引力。与铰接式机器人一样，SCARA机器人的足迹也比工作区域延伸得更远，导致单元内部和周围的功能空间损失。
三角洲机器人三角洲的机器人
delta机器人主要以其速度而闻名，拾取速率可达300/min。其安装类型将其置于工作区域之上，限制了占地面积的损失。在更复杂的分拣和包装应用中，它通常与视觉系统搭配，随机挑选放置的碎片。就像铰接式和SCARA机器人一样，它通常会提供一个易于编程的教学挂件。
Delta机器人的有效载荷容量通常远低于替代技术，其逆三脚架设计使其比其他机器人选项更稳健。
delta机器人的工作范围有限，因为它的设计不允许长臂伸展。与笛卡尔和SCARA机器人一样，delta机器人一般限于四个轴，不能提供铰接机器人的灵活性。
合作机器人协作机器人
通过允许工人和机器人之间的直接合作，协作机器人（Cobots）正在为我们的理解添加维度，以了解自动化如何集成到工业中。
协作机器人可以是铰接式、笛卡儿式、SCARA式或三角形机器人，尽管大多数都属于铰接式机器人。它们的有效载荷为4-35公斤。合作机器人和其他机器人的不同之处在于，它们内置的安全功能允许直接与人类互动，而无需防护屏蔽、安全窗帘或其他安全功能。
由于它们不需要固定的外部安全屏障，一些合作机器人可以安装在移动平台上，去任何需要它们的地方。需要注意的是，必须对应用程序进行安全评估，虽然合作机器人本身可能是安全的，但如果在其手臂末端使用的工具是锋利的，可能需要一个外部安全屏障。
合作机器人的最大价值在于，它们可以将技术熟练的员工从工作的卑微方面解放出来，专门专注于高价值方面。例如，在需要熟练的人类触摸的复杂设备组装中，合作机器人可以执行简单的搬运或制造任务，以支持工人，然后工人可以完全专注于工作的部分，充分利用他们的技能或知识。
各种机器人技术的扩散使各种规模的企业能够获得工业4.0和数字自动化的好处。机器人的最佳选择通常会归结为最适合的 - 不仅仅是在应用的技术要求方面，也是从生产力，工厂安全，空间利用，成本等相关问题的观点来看。
