工业机器人6大类型：极坐标、圆柱坐标、直角坐标、垂直多关节、水平多关节与并联机器人
本文主要介绍了工业机器人的六种类型，包括极坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人、垂直多关节型机器人、水平多关节型机器人和并联型机器人。每种类型的机器人都有其特定的运动方式和应用领域，可以根据实际需求选择合适的机器人类型来满足生产任务的要求。随着工业自动化技术的不断发展，工业机器人在各个领域的应用越来越广泛，对于提高生产效率和质量具有重要意义。
工业机器人是现代制造业中不可或缺的设备，它们可以自动化地完成各种复杂的任务，提高生产效率和质量。根据机器人的运动学结构和应用领域，工业机器人可以分为六种基本类型：极坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人、垂直多关节型机器人、水平多关节型机器人和并联型机器人。
以下是六种主要的工业机器人类型及其详细描述：
1.极坐标型机器人（Polar Coordinate Robot）
极坐标型机器人，也称为球坐标机器人或关节型机器人，其运动系统由三个基本运动自由度组成：一个旋转（θ）和两个摆动（ρ和φ）。这种机器人的基座固定，手臂通过一个中心轴进行旋转，然后通过一个或两个附加的旋转关节进行进一步的运动。极坐标型机器人的工作空间通常呈圆球形，这使得它们在处理需要全方位覆盖的工作任务时具有优势。
优点：
●能够实现三维空间内的全方位运动。
●对于需要在复杂或受限空间内工作的应用，如焊接、装配和喷涂，具有很高的灵活性。
缺点：
●由于其运动学特性，位置和姿态控制可能较为复杂。
●在某些特定角度下，机械臂的可达性和有效负载能力可能会受到限制。
2.圆柱坐标型机器人（Cylindrical Coordinate Robot）
圆柱坐标型机器人由一个旋转自由度（θ）和两个线性移动自由度（z和r）构成。其运动系统包括一个围绕垂直轴旋转的臂和一个沿该轴上下移动的滑块，以及一个从旋转臂伸出并可以径向移动的第二臂。这种机器人的工作空间形状类似于圆柱体。
优点：
●结构紧凑，适合在有限的空间内操作。
●相对于直角坐标型机器人，其运动范围更大，且能够在较短的时间内覆盖较大的工作区域。
缺点：
●在某些特定位置，其可达性和有效负载能力可能会受限。
●控制系统的复杂性相较于直角坐标型机器人略高。
3.直角坐标型机器人（Rectangular Coordinate Robot）
直角坐标型机器人，也称为笛卡尔坐标机器人，由三个独立的线性运动自由度组成：沿X、Y、Z轴的直线运动。这种机器人的结构通常包括一个固定的基座、一根沿X轴移动的横梁、一根沿Y轴移动的臂和一个沿Z轴升降的执行器。直角坐标型机器人的工作空间呈现出矩形立方体的形状。
优点：
●结构简单，易于设计和制造。
●坐标计算和控制相对直接，精度较高。
●适用于需要精确定位和重复性作业的应用，如物料搬运、切割和装配。
缺点：
●由于其直线运动的特性，机器人的整体尺寸可能较大，占用空间较多。
●在某些复杂的三维路径规划任务中，其灵活性可能不如多关节型机器人。
4.垂直多关节型机器人（Vertical Articulated Robot）
垂直多关节型机器人，也称为选择性 Compliance Assembly Robot Arm (SCARA) 机器人，具有四个运动自由度：两个旋转关节和两个平行于地面的线性关节。第一个关节连接基座和上臂，使手臂能够绕垂直轴旋转；第二个关节连接上臂和下臂，允许手臂在水平面上旋转；最后两个线性关节分别控制手臂在XY平面上的前后和左右移动。这种机器人的工作空间呈现出扁平的椭球形。
优点：
●高精度和高速度，适用于电子装配、包装和拾取放置等需要快速重复定位的任务。
●占地面积较小，适合在生产线中集成。
缺点：
●工作空间相对有限，不适合需要大范围覆盖的任务。
●系统的复杂性相较于直角坐标和圆柱坐标机器人更高。
5.水平多关节型机器人（Horizontal Articulated Robot）
水平多关节型机器人，也称为关节型机器人或六轴机器人，具有六个运动自由度，通常包括五个旋转关节和一个线性关节。这种机器人以其高度的灵活性和广泛的工作空间而闻名，能够覆盖三维空间中的大多数位置和姿态。
优点：
●极高的灵活性和可编程性，适用于各种复杂的任务，如焊接、打磨、喷涂和装配。
●能够在狭小或受限的空间内工作，并适应不断变化的工件位置和姿态。
缺点：
●控制系统和运动学模型相对复杂，需要高级的算法和软件支持。
●初始投资和维护成本可能较高。
6.并联型机器人（Parallel Robot or Parallel Kinematic Machine, PKM）
并联型机器人由多个并行连接的链节组成，这些链节同时驱动工具载体以实现所需的运动。常见的并联机器人类型包括Delta机器人、Gough-Stewart平台和蜘蛛腿式机器人等。并联机器人通常具有三个到六个运动自由度。
优点：
●高刚性和高精度，特别适合高速、高精度的拾取放置、装配和包装等应用。
●快速的动态响应和较小的惯性，能够实现快速的运动和定位。
缺点：
●工作空间相对于其体积较小，且形状通常不规则。
●设计和控制复杂，需要对运动学和动力学有深入的理解。
综上所述，每种类型的工业机器人都有其独特的优点和适用场景，选择合适的机器人类型取决于具体的应用需求，包括工作空间、精度、速度、灵活性和成本等因素。随着技术的发展，工业机器人将继续进化，以满足日益增长的制造业和服务业需求。