四轴、六轴、七轴工业协作机器人的区别

近些年海外纷纷推出七轴工业生产机器人，那七轴工业生产机器人具有什么与众不同的技术优势，具有什么产品研发难题，七轴工业生产机器人的开发及产业发展又进入哪一阶段？

工业生产机器人到底该几个轴？

现阶段，工业生产机器人早已广泛应用于各个领域，但不但形态各异，其轴数也不尽相同。所说工业生产机器人的轴，能够用专业的专有名词可玩性来描述，假如机器人具备三个可玩性，那它能够沿x，y，z轴随心所欲的健身运动，但它却无法歪斜或是旋转。

机器人伴随着轴数提升协调能力愈来愈高。那样工业生产机器人应当有好多个轴才有效呢？

三轴机器人又被称为直角坐标系或是笛卡儿机器人，它三个轴能够容许机器人沿三个轴方向进行运动，这类机器人一般被用来简单运送工作中当中。

四轴机器人，能够顺着x，y，z轴开展旋转，与三轴机器人不一样的是，其具有一个解放运动的第四轴，一般来说SCARA机器人就能被称之为四轴机器人。

五轴是很多工业生产机器人配置，这种机器人能通过x，y，z三个区域周开展旋转，与此同时可以依靠底座里的轴完成转身的姿势，及其手臂可以灵活旋转的轴，增强了其协调能力。

六轴机器人能够越过x，y，z轴，与此同时每一个轴可以独立旋转，与五轴机器人的主要区别是，多了一个可以随意旋转的轴。

七轴机器人，也称为多余机器人，对比六轴机器人额外轴容许机器人避开某些特定目标，有利于末端执行器抵达特定部位，能够更加高效的融入某些特殊办公环境。

伴随着轴数的提升，机器人的灵活性也会跟着提高。不过目前用到比较多的是三轴、四轴和六轴的工业机器人，由于在一些运用中并不一定非常高的协调能力，而三轴和四轴机器人具有更高的成本效率，而且三轴和四轴机器人在速率上都具备很大的优势。

将来，当需要高灵敏性的3C产业链，七轴工业生产机器人将拥有立足之地。

七轴工业生产机器人比六轴工业机器人强在哪儿？

在技术上来说，六轴工业生产机器人存有什么样的问题，七轴工业生产机器人又强在哪儿？

（1）改进动力学特性

在机器人的运动学题目中，三个问题促使机器人的运动遭受很大的限定。第一是奇特构形。当机器人处在奇特构形时，它末端执行器不可以绕某一方向进行健身运动，或是增加扭矩，因此奇特构形极大的影响了运动规划。

第二是关节偏移超限额。在真实工作中前提下，机器人每一个关节的运动的视角范围是受限制的，最理想的状态是正负极180度，但很多关节是不现实的。此外，七轴机器人能够避免角速度健身运动太快，让角速度分派得非常匀称。

第三是工作中环境里存有阻碍。在工业生产条件下，许多场所存有各种各样自然环境阻碍，传统六轴机器人没法只变化尾端组织姿态，且不更改尾端组织位置。

（2）改进动力学模型特性

针对七轴机器人来讲，利用自身多余可玩性不但可以通过运动轨迹规划做到较好的动力学特性，而且我们可以利用结构完成最理想的动力学模型特性。七轴机器人可以实现关节扭矩的初次分配，这儿牵涉到机器人的基桩均衡的难题，换句话说，作用于末端的力，通过一定的优化算法计算每一个关节承担的力到底有多大。对于传统的六轴机器人而言，其每一个关节的力是一定的，它分派很有可能很不科学。但对于七轴机器人而言，我们通过控制系统调节每个关节的扭矩，让欠缺的步骤能承受的扭矩尽可能小，是所有机器人的扭矩分派较为匀称，更加合理。

（3）可扩展性

机器人在发生故障时，假如有一关节无效，传统式六轴机器人便无法再继续完成工作任务，而七轴机器人能通过重新规划常见故障关节速率（动力学容错机制）和常见故障关节扭矩（动力学模型容错机制）的初次分配完成再次正常运转。

国际性巨头们的七轴工业生产机器人产品

七轴工业生产机器人现阶段也还处在基本发展过程，但各大厂商陆续在多个展会力荐产品类别，不难想象对其未来的发展潜力或是十分看好的。

– 库卡LBR iiwa

2014年11月，库卡在我国国际性自动化展机器人展上首度公布KUKA第一款七可玩性轻形灵巧机器人LBRiiwa。LBRiiwa七轴机器人根据人们手臂来设计，其融合集成化传感器系统，使该轻形机器人具备可编的敏感度，并使其具有了很高的精准度。而七轴的 LBRiiwa每一个轴内均配置性能卓越路径规划作用、集成化关节扭力传感器，并实现人机协作。

七轴设计，促使KUKA的这款商品有较高的灵活性，可快速地越过障碍物。LBRiiwa机器人的构造选用铝质材料设计，其本身净重仅有23.9kg。其负载主要有两种，分别是7kg和14千克，使其成为第一款负载超出10公斤的轻形机器人的商品。

– ABB YuMi

2015年4月13日，ABB在德国汉诺威工业博览会上正式向销售市场发布全球首款从而实现人机协作的手臂工业生产机器人YuMi。

YuMi每一个双臂均是七个可玩性，整体机身净重为38kg。其每一条手臂的载荷为0.5kg，重复精度可以达到0.02mm，因而非常适合小物件安装、日用品、玩具等行业。从机械表的精细构件，到手机、平板，及其电脑台式机零件的解决，针对YuMi而言都不在话下，然而这正凸显出这款信息冗余机器人展现出的扩张可以达到办公空间、灵便灵巧、精准等多重优质特性。

– 安川莫托曼SIA

日本知名机器人生产商，“四大家族”之一的安川电机也发布了几款七轴机器人商品。在其中SIA系列产品机器人是轻形灵巧型七轴机器人，这个系列机器人可以提供种人的协调能力，并且能迅速加快。这个系列机器人选用轻量和流线型，使之特别适合安装于狭小空间内。SIA系列产品可以提供相对较高的重力梯度（5公斤至50kg）及其比较大的工作范畴（559mm至1630毫米），非常适合从业安装、注塑加工、检测等行为。

除开轻形七轴机器人商品外，安川还发布了七轴机器人焊接系统，其超自由可以尽最大努力维持最理想的姿势并实现高质量的电焊焊接实际效果，非常适合里面的电焊焊接，达到最好的达到部位。并且该商品可以密度高的合理布局，非常容易逃避它与轴和产品中间的干扰，表明出你良好的避让作用。

– 那智不二越PrestoMR

20早就在2007年底，那智不二越便研发出七可玩性的机器人“PrestoMR20”。通过采用七轴设计方案，促使机器人也能像效仿人们手臂那般实行更复杂的工作流程，在狭小的办公区域健身运动。

此外，机器人前面一部分（手腕子）的扭距增加到了原先传统式六轴机器人的约二倍上下，标准配备的扭距为20公斤，根据设置姿势范畴，最大的可运送30kg物品，工作范畴做到1260mm，重复精度为0.1mm。

通过采用七轴构造，MR20在数控车床上取放产品工件时可从数控车床侧边进行作业。这样一来，就提升了前期准备和维护等工作效率。数控车床之间室内空间可以变小至传统式六轴机器人的一半下列。

此外，那智不二越还发布了MR35（负荷为35kg）、MR50（负荷为50公斤）2款可以从狭小空间与有阻碍物场所运用场所所使用的工业生产机器人。

– OTC七轴工业生产机器人

日本国DAIHEN集团公司欧地希上线了最新七轴机器人（FD-B4S、FD-B4LS、FD-V6S、FD-V6LS、FD-V20S）。因为有第七轴的旋转，它们可以完成像人手腕子一样的扭曲姿势，可以实现一周以上电焊焊接；此外，七轴机器人（FD-B4S、FD-B4LS）将电焊焊接电缆线内存于机器人本身，所以在步态分析工作时不用在乎机器人与工装夹具及产品工件之间干预，姿势十分流畅，电焊焊接姿势可玩性也获得了提升，可以填补传统式机器人因为与产品工件或工装夹具的干预而引起无法进入焊接遗憾。

– Rethink Robotics的Baxter和Sawyer

Rethink Robotics是合作机器人的先行者，在其中，最开始研发的Baxter手臂机器人，2个手臂均有着七个可玩性，双臂较大工作范畴为1210mm，Baxter可以同时解决不同类型的二项每日任务以增强适用范围，或是并行处理同一每日任务并实现导出更大化。去年推出的Sawyer乃是双臂七轴机器人，其软性关节使用了同样的串连弹力控制器，但是其关节所使用的控制器被重新定位，使之更精巧。由于采用了七轴设计，而且工作范畴扩展至100mm，因而可以完成负荷更高的工作职责，负载可以达到4kg，比Baxter机器人2.2公斤的重力梯度变大许多。

– YAMAHA七轴机器人YA系列产品

2015年，YAMAHA上线了“YA-U5F”、“YA-U10F”、“YA-U20F”3款七轴机器人，这种机器人均通过新式控制板“YA-C100”开展驱动控制。7轴机器人含有等同于人们手肘的E轴，因而可轻松进行弯折、扭曲、屈伸等操作。

即便在6轴下列机器人无法执行作业狭小空隙，也可以圆满完成工作及设定。此外还可以完成低蹲起姿态及其搭到设备背部姿势。选用空心结构的致动器，将设备电缆线与空气塑料软管内放置机械手臂内，不可能影响到周围的机器设备，可以实现紧凑生产流水线。

除此之外，中国台湾财团法人精密的机器设备科学研究发展中心早已研制出手臂七轴机器人原形，期有助中国台湾商家打造出3C电子行业生产神器，并变小世界各国技术差距。

国内七轴机器人来啦能不能弯道超车？

我国七轴工业生产机器人的开发起源于20世际90年代开始，那时候工程项目的领军人恰好是在我国过世最著名的机器人资深专家、中国科学院院士张启先，张启先教授的重要奉献之一就是实现了七可玩性多余机器人样品的研发。

现阶段，在我国绝大部分工业生产机器人公司还并未公布七轴工业生产机器人产品，尽管理论基础研究有了明显的发展，但商业化产品层面仍和国外有较大差距。归根结底，主要有两方面：

一是技术创新能力弱。欠缺关键及核心技术的独创性成果和创新思想，在我国工业生产机器人整体技术性和国外先进水平对比，差别在十年以上。

二是公司盈利能力比较低，产品研发资金不足。核心零部件技术性的缺失导致企业生产制造成本高企，加上外资企业生产商陆续减价，2015年70%之上公司的本身业务流程处在亏损状态。

据权威人士判断在我国工业生产机器人整体技术性和国外先进水平对比，差别在十年以上。国内七轴工业生产机器人的诞生，说明工业生产机器人技术的研发正在加速，但我们应当有清醒的认识，差别现实存在，需要尽快攻破关键技术困难，同时还要高度重视人工智能技术、认知、鉴别、推动和控制等下一代技术的研发。