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随着时间的推移，工业任务的绩效经历了改进的转变。纯粹的体力劳动通过粗糙的工具得到了改进，这些工具进一步发展为机器。尽管如此，更多的创新不断产生新的替代品，例如机器人。
Unimate 是 有史以来第一个机器人 成功应用于制造业。它是由乔治·德沃尔 (George Devol) 在 50 年代末发明的，最初安装在通用汽车工厂。它用于压铸，可以在 12 英尺半径内移动。在目睹了使用它的好处后，很快，更多的公司寻求购买它。
此后，专家们不断创造出不同的机器人，并探索它们在制造业中应用的新方法。如今，有许多成熟的供应商（例如 EVS）有能力提供创新和先进的产品 出售工业机械臂.
以下是不同类型的机器人及其功能。
目录
SCARA机器人
SCARA 机器人基于机器人的运动轴，与 拾取和放置工业机器人。两者可能具有相同的功能，但 SCARA 机器人可以轻松地击败对方。
SCARA 机器人由一个底座组成，该底座以平行轴布局连接到机器人手臂。旋转接头提供 XY 平面内的柔顺性。换句话说，SCARA机器人的手臂可以从左到右以及前后移动。然而，它在 Z 轴上是刚性的，因此只能在 theta 轴上旋转。
该设计提供了 4 个自由度。此外，手臂可以向后折叠或伸展。该功能是否有用取决于其所执行的任务所需的长度。
在软件方面， SCARA机器人 旨在在控制器的指令下自动执行任务。控制器界面易于使用，并且能够对命令做出响应。
鉴于它们是一个现成的解决方案，几乎不需要额外的编程。
优点
- 由于将手臂固定到位的旋转关节所提供的灵活性，SCARA 机器人速度非常快
- 虽然它们不占用广阔的空间来执行任务，但手臂在工作时会覆盖很大的区域。他们可以在相当大的半径内拾取和放置
- 它们非常准确
- 可以处理高负载
缺点
- 它们只能在放置或附着在平面上时发挥作用，从而提供有限的放置灵活性
- 需要专用控制器
工业应用
SCARA 机器人的拾取和放下能力使其适用于：
- 码垛
- 装载机
- 装配功能
- 借助适当的末端执行器进行激光雕刻
- 焊接
台达机器人
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Delta 机器人是由雷蒙德·克拉维尔 (Reymond Clavel) 和法国一所大学的学者团队发明的。它们也被称为并联机器人。
Delta 机器人的设计包括一个安装在顶部的底座，该底座具有 3 个电机，用于驱动连接到底座的手臂。平行臂具有棱柱关节和旋转关节，这在其他机器人中并不常见。因此，它可以在 X、Y 轴上移动，尽管大多数用户定制他们的机器人以添加额外的轴。旋转轴或俯仰轴都可以通过改造来实现，以完成某些任务。
由于 Delta 机器人通常用于传送带系统上的自动拾放，因此编程决定了它们的效率。它们还配备了摄像头，并与专用软件配合使用，构成了视觉系统。视觉系统的目的是在拾取和分类过程中区分好产品和坏产品。
合适的末端执行器通常会安装在机械臂上，但需要特殊的设计方案。机械臂上的任何额外重量都会降低其所特有的高速机械臂性能。吸盘尤其受到机械臂的青睐。
优点
- 在门柱测试中，它们是最快的，甚至超过了 SCARA
- 可以在较大的工作空间内工作
- 先进的软件使它们非常准确和高效
缺点
- 只能管理非常轻的有效负载
- 高速重复运动导致零件磨损
- 它们是昂贵的
工业应用
- 飞行模拟器 – 这涉及一个增强版本，使用 6 个额外的线性执行器和一个可移动底座
- 制药业
- 食品包装
- 低力装配任务
极地机器人
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极地机器人的结构包括一个底座，其上连接有手臂。手臂使用扭转接头固定。由于与其相关的工作空间的形状，它们也被称为球形机器人。它们与 Unimate 有很多共同点，Unimate 也是球形的。
极地机器人的手臂可以延长，但仅限于机器周围的半径。它具有三个轴，形成所谓的极坐标系。这意味着机器人手臂可触及的点取决于机器人手臂以设定角度从机器人底座延伸的距离。
优点
- 手臂可以到达障碍物下方或上方
- 他们有360度的覆盖范围
- 他们在很大的工作空间中工作
缺点
- 他们需要大量的监督和控制
- 精度差
- 考虑到它们的运动，它们不适合重复性任务
工业应用
- 压铸
- 焊接
- 注塑
- 处理玻璃制品
圆柱机器人
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圆柱形机器人有两个主要部分，即连接到圆柱形底座的旋转致动器和线性致动器。它们负责机器人手臂可以进行的垂直和水平运动。枢轴有利于机器人在圆柱形工作区域中工作。
此外，该臂能够伸长并折叠回原位。其流线型设计使其可以在有限的空间内工作，而笨重的手臂可能无法容纳。另一方面，旋转只能沿垂直轴进行。
圆柱形机器人在出厂时已经组装完毕，因此不会出现安装问题，除非认为有必要进行定制。
优点
- 可以管理重负载
- 360 度环绕自己
- 与工作空间半径相比，它们并不占用太多空间
缺点
- 有限旋转运动
- 精度低
- 它们不像其他可用选项那么通用。
工业应用
- 铸造和锻造厂
- 涂层应用
- 压铸
- 装卸机
- 由于手臂的尺寸和位置，实验室和生物医学应用对它们青睐有加。
笛卡尔机器人
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笛卡尔机器人的 3 个轴都相互垂直。通过以下方式促进运动：
- 3 个棱柱关节，沿 XYZ 轴滑动。
- 线性执行器
- 电机供电
- 需要旋转的手腕附件
它们通常是零件形式，需要由工厂的机械专家组装。虽然它们的组装可能很复杂，但它提供了进行定制的机会。事实上，这也是它受欢迎的原因之一。精度、速度和行程长度可以根据行业或应用进行调整。
笛卡尔机器人也称为龙门机器人或直线机器人。他们的工作区域呈小隔间形状。然而，一个显着的特点是，必要时它们可以以不同的方式安装。它们适合头顶安装以及垂直和水平位置。
优点
- 它们可以承担很大的有效载荷
- 在操作上，它们非常通用
- 实惠价格
- 可以使用在线模式进行编程
- 他们具有良好的准确性
缺点
- 一次只能发生一个轴运动
- 他们占用了很多空间
- 安装过程一般比较复杂
工业应用
- 塑料成型工艺的处理
- 密封任务
- 3D印刷
- 上货和下货
关节式机器人/ 6 轴
关节式机器人的旋转关节允许它们进行类似于人臂的运动范围。它们在 X、Y、Z 轴上灵活，还可以滚动、俯仰和偏航。
基本设计由使用旋转接头连接的底座和臂组成。旋转关节的数量最多可增加到10个，并且可以是平行的或正交的。
凭借六轴运动能力，这些机器人能够完成大多数机器人无法完成的任务。其手臂反应灵敏，能够快速伸长至最大长度。在控制方面，它们需要配置良好的软件才能达到最佳性能。由于运动范围较大，编程过程可能比较复杂。不过，一些制造商提供定制预设的控制包。
优点
- 他们可以到达其他机器人无法到达的区域并进行机动
- 它们覆盖很大的工作半径
- 高速机械臂
- 在绘画等独特的控制器任务中表现出色
- 可承受重负载
缺点
- 此 运动学操作 可能很复杂
- 他们需要专用控制器
- 昂贵
工业应用
- 汽车装配
- 食品包装
- 铸造和锻造任务
- 钢材切割
- 玻璃处理
- 金属铸造
合作机器人
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协作机器人也被称为协作机器人，因为它们旨在与人类协作。传统机器人面临诸如在工厂空间内与工人发生碰撞等挑战。为了防止此类事故，协作机器人作为一种更安全的替代方案应运而生。
协作机器人主要分为三种类型：
手动引导协作机器人
它们由技术人员使用手动设备进行编程，以训练机器人手臂进行所需的运动。
速度和自动化协作机器人
它们基本上是带有视觉系统的传统工业机器人。他们有警告和停止区。当工人进入警戒区域时，他们会自动放慢操作速度。如果他们继续靠近停止区，协作机器人就会完全停止运行。当两个区域都没有障碍物时，它们将恢复运行。
权力和家庭力量限制协作机器人
它们能够与人类合作，但没有配备任何视觉系统、扫描仪或安全屏障。相反，它们的设计没有暴露的电机或尖角。此外，它们还配有碰撞电机，当周围有障碍物时，它们会停止运行。
安全监控停止协作机器人
与其他机器人相比，它们是最不“人类友好”的。然而，它们确实有安全传感器，当检测到人类障碍物时，它们会停止并重新启动操作。
机器人的差异化因素
工业机器人往往具有共同的特征，例如机器人手臂。然而，它们在设计方面有根本的不同，例如：
轴
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就像在数学图中一样，机器人的轴是指机器人手臂可以移动的方向。有 X、Y 和 Z 轴。它们分别代表后/前、左/右和上/下。
自由度
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机器人的自由度是对其在 3D 空间中的运动范围的描述。除了三个轴之外，自由度还包括旋转、偏航和俯仰等方面。
机器人的轴数决定了其自由度。
工作区
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例如，考虑使用机器人将橙子从一辆推车摘到另一辆推车。两个推车之间的距离称为其工作空间。根据其结构，某些机器人可以比其他机器人覆盖更远的距离。此外，自由度和臂长等因素赋予机器人更大的工作范围。
末端执行器
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从设计上来说，机器人手臂确实是对人类手臂的模仿。他们的灵活性和能力可能有所不同，但基本概念是相同的。
也就是说，末端执行器本质上就是连接在工厂机器人手臂末端的“手”。有很多 末端执行器的类型它们根据任务而有所不同。例如，夹具、焊接工具和吸盘。
接头
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关节的使用确保机器人手臂保持附着在结构上，同时也促进其运动。机器人的关节类型对其灵活性和运动范围起着重要作用。他们包括：
平行关节——顾名思义，它们彼此并排，通常用于线性运动。
棱柱关节——它们也称为滑块，因为它们在机器人的两个部分之间提供线性滑动运动。
旋转关节——当需要多维旋转等灵活性时，它们是理想的选择。
旋转接头——任何角度的旋转都需要一个或多个此类接头。不过，与旋转接头相比，它们的旋转范围更有限。
电机
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为了使机器人手臂移动和执行命令，它们需要电源。电机将电能转换为动力 机械臂.
代码编程
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它涉及使用软件来控制机器人的操作方式。速度、重复性和手臂运动的行程长度等性能参数可以通过编程进行管理。
每个机器人都有自己的类型和编程水平，其中一些比其他机器人更先进。此外，在某些情况下，机器人是预先编程的，而其他机器人是可定制的。还有物理控制器接口，用于向机器人发出指令。
机器人对制造业的影响
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毫无疑问，如果没有机器人，全球制造业将不会是现在的样子。他们在以下方面产生了巨大影响：
生产规模
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机器人使工厂能够扩大生产规模并缩短周转时间。 Delta 机器人的运行速度使得可以处理更多的产品单元。
生产成本
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由于机器人承担了大量的工作量，因此它们减少了需要雇用的员工数量。此外，它们的自动化机械特性使它们在操作上比手动方法更加简化。可以说，它们减少了浪费。
员工安全
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自 Unimate 成立初期以来，机器人就被用来承担困难和危险的任务。压铸、焊接和在危险空间中提升重物只是高风险制造工艺的几个例子。机器人的使用，例如 机器人铝焊接 保护工人免受随之而来的危险。
然而，另一方面，机器人也确实对周围的工人构成危险。例如，当速度设置得太高时，末端执行器或手臂可能会发生故障并随意掉落负载。
人力资源
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一般来说，反对机器人和自动化的主要论点之一是担心它们会 替代人力。事实上，有些人因此类技术而失业。然而，即使有了人工智能，机器人也不太可能完全变得像人类一样具有直觉或创造力。
当机器人承担可预测的重复性任务时，工人也许可以通过承担其他复杂的任务来适应这种干扰。例如，创造力和设计总是需要人类情感和思想的细微差别。
结语
手动生产方式肯定不会再回归，自动化将继续存在。随着更多的创新改变和改进现有类型的机器人，制造商必须跟上。毕竟，更好的机械可以带来更高效的生产线和更高质量的产品。
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