通常作為機(jī)器人的技術(shù)指標(biāo)，反映機(jī)器人動(dòng)作的靈活性,可用軸的直線移動(dòng)、擺動(dòng)或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作的數(shù)目來(lái)表示。

機(jī)器人機(jī)構(gòu)能夠獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的關(guān)節(jié)數(shù)目,稱(chēng)為機(jī)器人機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)自由度,簡(jiǎn)稱(chēng)自由度(Degree of Freedom),由DOF簡(jiǎn)寫(xiě)表示。

目前工業(yè)機(jī)器人采用的控制方法是把機(jī)械臂上每一個(gè)關(guān)節(jié)都當(dāng)作一個(gè)單獨(dú)的伺服機(jī)構(gòu)，即每個(gè)軸對(duì)應(yīng)一個(gè)伺服器，每個(gè)伺服器通過(guò)總線控制,由控制器統(tǒng)一控制并協(xié)調(diào)工作。

IS08373對(duì)工業(yè)機(jī)器人的解釋:“機(jī)器人具備自動(dòng)控制及可再編程、多用途功能,機(jī)器人操作機(jī)具有三個(gè)或三個(gè)以上的可編程軸,在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中,機(jī)器人的底座可固定也可移動(dòng)”。可見(jiàn),工業(yè)機(jī)器人的軸數(shù)是其重要技術(shù)指標(biāo)。

不同自由度的機(jī)器人在工業(yè)中的應(yīng)用

機(jī)器人軸的數(shù)量決定了其自由度。是不是自由度越多越好呢?自由度越多就越接近人手的動(dòng)作機(jī)能,通用性就越好;但是自由度越多,結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,對(duì)機(jī)器人的整體要求就越高,這是機(jī)器人設(shè)計(jì)中的一個(gè)矛盾。

隨著軸數(shù)的增加,機(jī)器人的靈活性也隨之增長(zhǎng)。

但是,在目前的工業(yè)應(yīng)用中,用得最多的是三軸、四軸、五軸雙臂和六軸的工業(yè)機(jī)器人,軸數(shù)的選擇通常取決于具體的應(yīng)用。

這是因?yàn)?在某些應(yīng)用中,并不需要很高的靈活性,而三軸和四軸機(jī)器人具有更高的成本效益,并且三軸和四軸機(jī)器人在速度上也具有很大的優(yōu)勢(shì)。

如果只是進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用,例如在傳送帶之間拾取放置零件,那么四軸的機(jī)器人就足夠了。如果機(jī)器人需要在一個(gè)狹小的空間內(nèi)工作,而且機(jī)械臂需要扭曲反轉(zhuǎn),六軸或者七軸的機(jī)器人是最好的選擇。

目前在工業(yè)領(lǐng)域中以六軸機(jī)器人應(yīng)用最為廣泛。帶有六個(gè)關(guān)節(jié)的工業(yè)機(jī)器人與人類(lèi)的手臂極為相似,它具有相當(dāng)于肩膀、肘部和腕部的部位,它的“肩膀”通常安裝在一個(gè)固定的基座結(jié)構(gòu)上。

人類(lèi)手臂的作用是將手移動(dòng)到不同的位置,而六軸機(jī)器人的作用則是移動(dòng)末端執(zhí)行器,在機(jī)械臂末端安裝適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景的各種執(zhí)行器,例如爪手、噴燈、鉆頭和噴漆器等,去完成不同的工作任務(wù)。

近期,各機(jī)器人廠商紛紛發(fā)布最新的人機(jī)協(xié)作機(jī)器人,它們幾乎全部都采用七個(gè)軸的冗余自由度工業(yè)機(jī)器人。國(guó)際知名機(jī)器人廠商紛紛發(fā)力,推出七軸機(jī)器人新產(chǎn)品,以搶占高端新市場(chǎng),但真正產(chǎn)品化的七軸工業(yè)機(jī)器人與傳統(tǒng)的四軸、六軸的工業(yè)機(jī)器人相比,從產(chǎn)品種類(lèi)、銷(xiāo)售占比目前差距都十分明顯。