選用什么樣的工業(yè)機器人，首先要了解機器人的主要技術(shù)參數(shù)，然后根據(jù)生產(chǎn)和工藝的實際要求，通過機器人的技術(shù)參數(shù)來選擇機器人的機械結(jié)構(gòu)、坐標(biāo)形式和傳動裝置等。機器人的技術(shù)參數(shù)反映了機器人的適用范圍和工作性能，主要包括：自由度、額定負載、工作空間、工作精度。其他參數(shù)還有：工作速度、控制方式、驅(qū)動方式、安裝方式、動力源容量、本體質(zhì)量、環(huán)境參數(shù)等。本期小編將帶各位讀者了解學(xué)習(xí)“工業(yè)機器人的主要技術(shù)參數(shù)”。
1.自由度
自由度是指描述物體運動所需要的獨立坐標(biāo)數(shù)?？臻g直角坐標(biāo)系又稱笛卡爾直角坐標(biāo)系，它是以空間一點O 為原點，建立三條兩兩相互垂直的數(shù)軸，即x 軸、y 軸和z 軸，且三個軸的正方向符合右手規(guī)則，如圖1.1 所示，即右手大拇指指向z 軸正方向，食指指向x 軸正方向，中指指向y 軸正方向。
在三維空間中描述一個物體的位姿（即位置和姿態(tài)）需要6 個自由度，如圖1.2 所示。沿空間直角坐標(biāo)系 O-xyz 的x、y、z 三個軸的平移運動Tx、Ty、Tz；繞空間直角坐標(biāo)系 O-xyz 的x、y、z 三個軸的旋轉(zhuǎn)運動Rx、Ry、Rz。
機器人的自由度是指工業(yè)機器人相對坐標(biāo)系能夠進行獨立運動的數(shù)目，不包括末端執(zhí)行器的動作，如圖1.3 所示。
機器人的自由度反映機器人動作的靈活性，自由度越多，機器人就越能接近人手的動作機能，通用性越好；但是自由度越多，結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，對機器人的整體要求就越高。因此，工業(yè)機器人的自由度是根據(jù)其用途設(shè)計的。
采用空間開鏈連桿機構(gòu)的機器人，因每個關(guān)節(jié)運動副僅有一個自由度，所以機器人的自由度數(shù)就等于它的關(guān)節(jié)數(shù)。
2.額定負載
額定負載也稱有效負荷，是指正常作業(yè)條件下，工業(yè)機器人在規(guī)定性能范圍內(nèi)，手腕末端所能承受的最大載荷。目前使用的工業(yè)機器人負載范圍較大，一般為0.5～2 300 kg，見表1.1。
額定負載通常用載荷圖表示，如圖 1.4 所示。
在圖 1.4 中：“縱軸Z（cm）”表示負載重心與連接法蘭端面的距離。“橫軸X、Y（cm）”表示負載重心在連接法蘭所處平面上的投影與連接法蘭中心的距離。圖中負載重心落在2 kg 載荷線上，表示此時負載質(zhì)量不能超過2 kg。
3.工作空間
工作空間又稱工作范圍、工作行程，是指工業(yè)機器人作業(yè)時，手腕參考中心（即手腕旋轉(zhuǎn)中心）所能到達的空間區(qū)域，不包括手部本身所能達到的區(qū)域，常用圖形表示，如圖1.5 所示，P 點為手腕參考中心。
工作空間的形狀和大小反映了機器人工作能力的大小，它不僅與機器人各連桿的尺寸有關(guān)，還與機器人的總體結(jié)構(gòu)有關(guān)，工業(yè)機器人在作業(yè)時可能會因存在手部不能到達的作業(yè)死區(qū)而不能完成規(guī)定任務(wù)。由于末端執(zhí)行器的形狀和尺寸是多種多樣的，為真實反映機器人的特征參數(shù)，工作范圍一般是指不安裝末端執(zhí)行器時，可以達到的區(qū)域。
注意：在裝上末端執(zhí)行器后，需要同時保證工具姿態(tài)，實際的可達空間會和生產(chǎn)商給出的有差距，因此需要通過比例作圖或模型核算，來判斷是否滿足實際需求。
4.工作精度
工業(yè)機器人的工作精度包括定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度又稱絕對精度，是指機器人的末端執(zhí)行器實際到達位置與目標(biāo)位置之間的差距。重復(fù)定位精度簡稱重復(fù)精度，是指在相同的運動位置命令下，機器人重復(fù)定位其末端執(zhí)行器于同一目標(biāo)位置的能力，以實際位置值的分散程度來表示。
實際上機器人重復(fù)執(zhí)行某位置給定指令時，它每次走過的距離并不相同，都是在一平均值附近變化，該平均值代表精度，變化的幅值代表重復(fù)精度，如圖1.6 和圖1.7 所示。機器人具有絕對精度低、重復(fù)精度高的特點。
