七軸工業(yè)機器人 VS 六軸工業(yè)機器人，強在哪？

近年來(lái)，跨國機器人巨頭們紛紛推出七軸工業(yè)機器人，以搶占高端新市場(chǎng)，這引發(fā)了我們對于七軸工業(yè)機器人的深入思考，它具有哪些獨特的技術(shù)優(yōu)勢，存在哪些研發(fā)難點(diǎn)，近年來(lái)國際上發(fā)布了哪些工業(yè)七軸機器人產(chǎn)品，我國七軸工業(yè)機器人的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化又進(jìn)入了哪一階段？

工業(yè)機器人到底應該有幾個(gè)軸？

目前，工業(yè)機器人已經(jīng)被廣泛應用于各行各業(yè)，但我們也發(fā)現，工業(yè)機器人不僅形狀各異，其軸數也各不相同。所謂工業(yè)機器人的軸，可以用專(zhuān)業(yè)的名詞自由度來(lái)解釋?zhuān)绻麢C器人具有三個(gè)自由度，那么它可以沿x，y，z軸自由的運動(dòng)，但是它卻不能傾斜或者轉動(dòng)。當機器人的軸數增加，對機器人而言，就是更高的靈活性。那么工業(yè)機器人應該有幾個(gè)軸才合理呢？

三軸機器人也被稱(chēng)為直角坐標或者笛卡爾機器人，它的三個(gè)軸可以允許機器人沿三個(gè)軸的方向進(jìn)行運動(dòng)，這種機器人一般被用于簡(jiǎn)單的搬運工作之中。

四軸機器人，可以沿著(zhù)x，y，z軸進(jìn)行轉動(dòng)，與三軸機器人不同的是，它具有一個(gè)獨立運動(dòng)的第四軸，一般來(lái)說(shuō)SCARA機器人就可以被認為是四軸機器人。

五軸是許多工業(yè)機器人的配置，這些機器人可以通過(guò)x，y，z三個(gè)空間周進(jìn)行轉動(dòng)，同時(shí)可以依靠基座上的軸實(shí)現轉身的動(dòng)作，以及手部可以靈活轉動(dòng)的軸，增加了其靈活性。

六軸機器人可以穿過(guò)x，y，z軸，同時(shí)每個(gè)軸可以獨立轉動(dòng)，與五軸機器人的最大區別就是，多了一個(gè)可以自由轉動(dòng)的軸。六軸機器人的代表就是優(yōu)傲機器人，通過(guò)機器人身上的藍色蓋子，你可以很清楚的計算出機器人的軸數。

七軸機器人，又稱(chēng)為冗余機器人，相比六軸機器人額外的軸允許機器人躲避某些特定的目標，便于末端執行器到達特定的位置，可以更加靈活的適應某些特殊工作環(huán)境。

隨著(zhù)軸數的增加，機器人的靈活性也隨之增長(cháng)。但是，在目前的工業(yè)應用中，用得最多的是三軸、四軸和六軸的工業(yè)機器人，這是因為，在某些應用中，并不需要很高的靈活性，而三軸和四軸機器人具有更高的成本效益，并且三軸和四軸機器人在速度上也具有很大的優(yōu)勢。

未來(lái)，在需要高靈活性的3C產(chǎn)業(yè)，七軸工業(yè)機器人將擁有用武之地，隨著(zhù)其精度不斷增加，在不遠的將來(lái)，它將取代人工進(jìn)行裝配手機等精密電子產(chǎn)品。

七軸工業(yè)機器人比六軸工業(yè)機器人

強在哪？

從技術(shù)上來(lái)看，六軸工業(yè)機器人存在什么問(wèn)題，七軸工業(yè)機器人又強在哪？

（1）改善運動(dòng)學(xué)特性

在機器人的運動(dòng)學(xué)問(wèn)題中，三個(gè)問(wèn)題使得機器人的運動(dòng)受到非常大的限制。

第一是奇異構型。當機器人處于奇異構型時(shí)，它的末端執行器不能繞某個(gè)方向進(jìn)行運動(dòng)，或者施加力矩，因而奇異構型極大的影響了運動(dòng)規劃。

六軸機器人第六軸和第四軸共線(xiàn)發(fā)生奇異

第二是關(guān)節位移超限。在真實(shí)工作情況下，機器人每個(gè)關(guān)節的運動(dòng)的角度范圍是受到限制的，最理想的狀態(tài)是正負180度，但是很多關(guān)節是做不到的。另外，七軸機器人可以避免角速度運動(dòng)過(guò)快，讓角速度分配得比較均勻。

新松七軸機器人各軸運動(dòng)范圍及最大角速度

第三是工作環(huán)境中存在障礙。在工業(yè)環(huán)境下，很多場(chǎng)合存在各種環(huán)境障礙，傳統的六軸機器人無(wú)法只改變末端機構的姿態(tài)，而不改變末端機構的位置。

（2）改善動(dòng)力學(xué)特性

對于七軸機器人而言，利用其冗余自由度不僅可以通過(guò)運動(dòng)軌跡規劃達到良好的運動(dòng)學(xué)特性，并且我們可以利用其結構實(shí)現最佳的動(dòng)力學(xué)性能。

七軸機器人可實(shí)現關(guān)節力矩的再分配，這里涉及到機器人的靜力平衡的問(wèn)題，也就是說(shuō)，作用在末端的力，通過(guò)一定的算法算出每個(gè)關(guān)節承受的力有多大。對于傳 統的六軸機器人來(lái)說(shuō)，其每個(gè)關(guān)節的力是一定的，它的分配可能很不合理。但是對于七軸機器人來(lái)說(shuō)，我們可以通過(guò)控制算法調整各個(gè)關(guān)節的力矩，讓薄弱的環(huán)節承 受的力矩盡量小，是整個(gè)機器人的力矩分配比較均勻，更加合理。

（3） 容錯性

機器人在發(fā)生故障時(shí)，如果有一關(guān)節失效，傳統六軸機器人便無(wú)法繼續完成工作，而七軸機器人可以通過(guò)重新調整故障關(guān)節速度（運動(dòng)學(xué)容錯）和故障關(guān)節力矩（動(dòng)力學(xué)容錯）的再分配實(shí)現繼續正常工作。