铰接式机器人用于医疗，食品和饮料，炼钢和仓储等各个领域，在需要重复工作的环境中或人机工程学挑战的任务中，可以更快、更可靠和、或更具成本效益地完成任务。

最初，这场机器人革命为像汽车制造商这样的制造商提供了更大的规模经济，但对大多数中小型企业而言却一无所获。笛卡尔机器人技术（线性），SCARA和增量机器人以及协作机器人的最新发展，使几乎任何规模的企业都可以使用自动化。

每种类型的机器人都有其优点和局限性。对于采用机器人技术的新手，重要的是要了解这些可能性和陷阱。

机器人配有1-7个轴，每个轴都提供一定程度的自由度。两轴笛卡尔龙门通常绘制在XY或YZ轴上。三轴机器人具有三个自由度，并通过XYZ轴执行其功能。尽管这些小型机器人可以安装可旋转或旋转或适应小型有效载荷形状的工具，但它们的形式却很坚固，不能自身倾斜或旋转。四轴和五轴机器人具有更大的旋转和倾斜灵活性。六轴铰接式机器人具有六个自由度，即可以任意方向移动对象或以任何方向旋转对象的灵活性。当应用程序需要对象的复杂操作时，通常选择后一种类型。第七轴允许在一个轴上延伸范围；换句话说，它允许六轴多关节机器人移动。

铰接式机器人

六轴和七轴铰接式机器人的普及反映了六个自由度所允许的巨大灵活性。它们易于编程，具有自己的控制器和运动顺序，并且可以通过用户友好的示教器对I / O激活进行编程。在硬件方面，工业铰接式机器人可以相对较小或较大。对于某些型号，它们可以达到三米以上的可及范围。

铰接式机器人还存在一些问题，这些问题可能会限制其效用或提高成本。小型铰接式机器人易于安装；它的基座只需要用螺栓固定在框架或地板上。但是它只能举起太多或到达很远。

如果工作需要更大的机器人，则可能需要土木工程以确保结构能够处理因负载偏移而引起的重量和扭矩。范围越长，可以管理的有效负载就越大，所需的空间和工程就越多，成本也就越高。

铰接式机器人还具有奇点，即它无法接近的周围空间中的位置和方向。这些空间限制要求采取更复杂的安全预防措施，因为该机器人通常会在有工人的区域使用，甚至只是偶尔使用。通常需要昂贵的设备，例如区域扫描仪或安全垫，然后需要更高级的功能，例如安全限速（SLS）或安全速度监控器（SSM）。从硬件的角度来看，它需要自己的控制器来处理逆向运动学，这一事实也代表着双重倾向，因为在某些情况下，机器人控制器将需要与生产线上的更高级别的PLC进行通信。

直角坐标机器人

或线性机器人由线性执行器组成，有时还包括位于臂末端的旋转执行器。笛卡尔机器人完全适应；每个轴的行程和尺寸可以根据应用进行定制。它的作用范围和有效载荷是相互独立的，而不是相互交织的。线性轴有多种设计，可以使其进一步适应其功能。例如，齿形皮带致动器允许高速旋转，而滚珠丝杠致动器则允许高精度和高进给力，典型的拾取速度高达100 / min。

这些搬运系统的适应性使其价格得到优化，适用于不需要关节式机器人灵巧性的各种直接应用。这可能涉及从极轻到非常重的零件放置，分类或盒装，设备检查等等。笛卡尔机器人的另一个主要优点和与众不同之处在于其出色的空间经济性。它允许完全访问其占用的空间。没有死角或奇异点。安全要求不那么严格，因此成本更低，因为机器人的作用范围仅限于其较小的工作区域。

由于执行器沿工作空间坐标系轴移动，因此不需要强制插入电动机位置来确定机器人在空间中的手臂末端位置。换句话说，不需要逆运动学的计算。系统PLC通常可用于直接控制每个轴，而无需添加第二个控制器。

笛卡尔机器人的主要局限性是比较僵化。它很容易适应三个轴和第四个旋转轴的线性运动。但是，必须添加运动控制器来执行更复杂的同步任务，例如CNC。直角坐标机器人很少用于冲洗环境，因为它们不能提供足够的防渗水保护。

最后，笛卡尔机器人如果不使用单独的运动控制器，则与其他类型的机器人相比，可能需要更多的编程时间。示教器不太常见，因此必须在PLC中完成序列编程，每个轴都需要单独寻址和调试。

SCARA（选择性合规多关节机器人手臂）机器人已经针对轻型应用进行了设计和优化。它们是铰接式机器人的简化版本。它们非常擅长在将零件插入公差很小的空间中的同时保持其在这种运动中的刚性的功能，这使其成为在取放应用以及小零件处理中的经济高效的选择。使用制造商提供的示教器，编程和调试相对容易，快捷。

SCARA机器人需要专用的机器人控制器，并且通常仅限于三个轴。它可能是可以使用其全部功能（三个或四个自由度）的最佳解决方案。如果作业仅需要两个（例如，水平和垂直移动），则SCARA机器人不能简化为两轴系统，从成本和性能的角度来看，它都比笛卡尔龙门式机器人吸引力小。像铰接式机器人一样，SCARA机器人的足迹也延伸到工作区域之外，从而导致单元内部和周围空间的损失。

Delta机器人主要以其速度着称，拾取速度高达300 / min。它的安装类型使其位于工作区域之上，从而减少了占地面积的损失。它通常与视觉系统配合使用，以拾取随机放置在更复杂的分类和包装应用程序中的碎片。就像铰接的SCARA机器人一样，它通常会配备示教器，以方便编程。

三角机器人的有效负载能力通常比替代技术要低得多，并且其反向三脚架设计使其不如其他机器人坚固。

Delta机器人的工作范围有限，因为其设计不允许长时间接触。像直角坐标机器人和SCARA机器人一样，增量机器人通常限于四个轴，不能提供多关节机器人的灵活性。

通过允许工人和机器人之间的直接协作，协作机器人（cobot）为我们对如何将自动化集成到行业中的理解增加了维度。

合作机器人可以是铰接型，直角坐标系，SCARA或增量型机器人，尽管大多数机器人都被归类为铰接型。它们的负载能力为4-35公斤。协作机器人与其他机器人之间的区别在于其内置的安全功能，可以与人直接互动，而无需防护罩，安全帘或其他安全功能。

由于它们不需要固定的外部安全屏障，因此可以将某些协作机器人安装在移动平台上，以随时随地使用。重要的是要注意，必须对应用程序进行安全评估，尽管协作机器人本身可能是安全的，但如果手臂末端使用的工具锋利，则可能需要外部安全屏障。

合作机器人的最大价值在于，他们可以让熟练的员工从工作中的琐事中解放出来，而专心于高价值方面。例如，在需要灵巧的人为触觉的复杂设备组装中，协作机器人可以执行简单的操作或制造任务来支持工人，然后工人可以专注于充分利用其技能或知识的工作部分。

各种机器人技术的普及使各种规模的企业都可以利用工业4.0和数字自动化带来的好处。机器人的最佳选择不仅是在应用程序的技术要求方面，还要从生产率，工厂安全性，空间利用率，成本等相关问题的角度考虑。