工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)和發(fā)展

工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱，是一種多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，通過(guò)編程或示教等方式，可以擁有一定的自動(dòng)性，依靠自身的動(dòng)力能源和控制能力，實(shí)現(xiàn)各種加工制造功能，替代人類完成繁重、重復(fù)、有害等各方面的工作。工業(yè)機(jī)器人目前已被廣泛應(yīng)用于電子、物流、化工等各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域之中。

若以機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人可區(qū)分為單軸機(jī)器人、座標(biāo)機(jī)器人、水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人( SCARA )、垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人以及并聯(lián)式機(jī)器人( DELTA )等，以下依序就這五種類型來(lái)說(shuō)明。

　　1、單軸機(jī)器人

　　單軸機(jī)器人一般分為兩種傳動(dòng)方式，一為滾珠螺桿傳動(dòng)，二為同步齒形帶(簡(jiǎn)稱：同步帶)傳動(dòng)，兩種皆是以直線導(dǎo)軌做為導(dǎo)向，并配合伺服電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用領(lǐng)域的定位、移載、搬運(yùn)等等。透過(guò)不同的組合樣式，還可以實(shí)現(xiàn)兩軸、三軸、龍門式的組合。

　　單軸機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域涵蓋半導(dǎo)體、家電、醫(yī)療、汽車、包裝、點(diǎn)膠機(jī)、焊接、切割、檢測(cè)等自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域，而臺(tái)灣的上銀科技在單軸機(jī)器人的市場(chǎng)名列全球前三。

　　2、直角座標(biāo)機(jī)器人

　　直角座標(biāo)機(jī)器人是基于 X、Y、Z 直角座標(biāo)，在各座標(biāo)的長(zhǎng)度范圍內(nèi)進(jìn)行工作或運(yùn)動(dòng)，適用于搬運(yùn)、取放等作業(yè)，可應(yīng)用的領(lǐng)域包括射出成型機(jī)取出用手臂、移動(dòng)并定位、堆迭、鎖螺絲、切割、裝夾、壓入、插取、裝配、自動(dòng)藥房等。

　　臺(tái)灣機(jī)器人相關(guān)業(yè)者數(shù)量約有 80 家，現(xiàn)有 40 家以上的業(yè)者可從事座標(biāo)機(jī)器人相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，所使用的關(guān)鍵零組件國(guó)產(chǎn)化程度較高。在射出成型機(jī)取出用機(jī)械手臂中，天行自動(dòng)化( Alfa )與臺(tái)灣精銳( Apex )為該領(lǐng)域之領(lǐng)先業(yè)者，并在中國(guó)大陸具有一定的市場(chǎng)占有率。

　　3、水平多關(guān)節(jié)( SCARA )機(jī)器人

　　水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人( Selective Compliance Assembly Robot Arm; 縮寫 SCARA )，是一種圓柱座標(biāo)型的特殊類型工業(yè)機(jī)器人。一般有 4 個(gè)自由度，包含沿 X、Y、Z 方向的平移和繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。

　　SCARA 機(jī)器人的特點(diǎn)是負(fù)載小、速度快，因此其主要應(yīng)用在快速分揀、精密裝配等 3C 行業(yè)或是食品行業(yè)等領(lǐng)域。例如 IC 產(chǎn)業(yè)的晶圓、面板搬運(yùn)、電路板運(yùn)送、電子元件的插入組裝都可以看到 SCARA 機(jī)器人的蹤跡。國(guó)外廠商包含 EPSON、IAI、DENSO 等日廠。國(guó)內(nèi)廠商則有臺(tái)達(dá)電、東佑達(dá)、上銀。

　　4、垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人

　　垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人，有相當(dāng)高的自由度，適用于任何軌跡或角度的工作。其具有三維運(yùn)動(dòng)的特性，可做到高階非線性運(yùn)動(dòng)，是目前最廣泛應(yīng)用的自動(dòng)化機(jī)械裝置，常用于汽車制造商、汽車零組件與電子相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

　　上銀科技、和樁科技、鴻海集團(tuán)均在國(guó)際機(jī)器人展覽中推出自有品牌之六軸多關(guān)節(jié)機(jī)器人，然而關(guān)鍵零組件諧波減速機(jī)( Harmonic Drive )仍需外國(guó)進(jìn)口，所以在價(jià)格上較不具競(jìng)爭(zhēng)力。

　　5、并聯(lián)式( DELTA )機(jī)器人

　　并聯(lián)式機(jī)器人亦稱為 DELTA 機(jī)器人，透過(guò)上平臺(tái)之三組動(dòng)力結(jié)構(gòu)帶動(dòng)主動(dòng)臂與被動(dòng)臂至末端平臺(tái)進(jìn)行位移，并可在末端搭載第四軸或是自上平臺(tái)連結(jié)第四軸作為旋轉(zhuǎn)軸。

　　由于其構(gòu)造簡(jiǎn)單，在移動(dòng)上能達(dá)到最短路程，機(jī)構(gòu)也容易小型化，可達(dá)到高速高精度的控制，因此主要應(yīng)用于高速取放、篩選作業(yè)，主要應(yīng)用于食品業(yè)、電子檢料、制藥、包裝等用途。一般情況下，一個(gè)并聯(lián)機(jī)器人可以替代 4 - 6 個(gè)人工，幫助用戶有效提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)50年代末，并快速在范圍流行和發(fā)展。由于人口結(jié)構(gòu)的變化和芳動(dòng)力成本的不斷提高，大量的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)也在不斷的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱，工業(yè)機(jī)器人是一種通過(guò)編程或示教實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行，具有多關(guān)節(jié)或多自由度，并且具有一定感知功能，如視覺(jué)、力覺(jué)、位移檢測(cè)等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境和工作對(duì)象自主判斷和決策，能夠代替人工完成各類繁重、乏味或有害環(huán)境下體力勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器。

工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備可廣泛地應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如焊接、機(jī)械加工、搬運(yùn)、裝配、分揀、噴涂等。工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備的應(yīng)用不僅能將工人從繁重或有害的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，解決當(dāng)前勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，而且能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。