现在市面上较有名气和规模的协作机器人品牌至少十几家。在挑选协作臂时,各厂家的参数看起来都大同小异。有些参数从字面意思就能理解其含义,而有些参数对于刚接触协作臂的人却很有可能存在理解偏差。正确理解协作臂的参数,是选择适合自己需求的协作臂的重要前提。
有效负载
协作机器人的有效负载,一般是末端有效负载,范围3kg~20kg。有效负载有两个非常重要的点,一定要get到:
- 协作臂在任何情况下(特别是速度大、加速度大时)都不应超过此负载。
- 有效负载与末端执行器的实际质心位置相关。一般情况下,要求末端执行器质心距离末端法兰中轴线偏距不超过100mm。以5Kg负载为例,如果是挂的轴对称的末端执行器最大可支持5kg,如果是偏轴的质心位置偏离末端法兰中轴线过远,那么负载将会下降(一般厂家会在产品手册中明确规定)。
以某厂家的手册为例:


自由度
一般协作臂都是6自由度,正好与刚体3维空间自由度一样;也有7自由度协作臂,称为冗余自由度,可以提供更丰富的轨迹。自由度的选择,我认为够用就好。
自重
有些厂家会以负载自重比作为宣传点。其实大多数协作臂都是正装的,自重只要在行业平均水平就行了。
工作半径
这个参数也是比较坑的,当初看着像是那么回事,用过才发现跟想的不一样。一般厂家标出的都是最大工作半径:机械臂处于零位姿态时,关节 1 中心点到关节 6 中心点的距离,看图就明白了,这种状态下协作臂是打直的。

但是!协作臂在完全打直的姿态,其实基本什么也干不了,左右前后大片的奇异位置。那真正的工作半径或者说有效工作半径到底怎么算呢?这与协作臂的构型有关系,以UR类构型的协作臂来说,有效工作半径是到4轴与5轴交点(P点)的距离。以某厂家的手册为例。

工具速度
也叫工作端速度,末端速度。有些协作臂能达到2.8m/s,这速度感觉是不是很快啊?等一等!这里也有套路,这个工具速度也是把协作臂打直了做圆周运动测得的最大速度,真正用起来可没这么快。
奇异位置
奇异位置是每个协作臂真实存在,无法避免的。但是,大部分业界厂家好像达成了某种默契:尽量不在手册中提及“奇异点”或“奇异位置”。好不容易找到一家比较实在的厂家,手册中对于奇异位置是这么描述的,构型类似的协作臂都可以参考:
- 肩关节奇异位置:机械臂末端中心点(TCP)位于J1轴与J2轴所构成的平面, 会导致奇异。

- 肘关节奇异位置:机械臂大臂和小臂在一条直线上时,导致奇异。

- 腕关节奇异位置:机械臂J4和J6轴平行,导致奇异。

关节角度和速度
关节角度各厂家都不一样,比较UR的第6关节可以无限旋转。而有些协作臂只能正负175度。大部分厂家能做到正负360度。我认为这个参数还是够用就行了。至于关节速度,大部分厂家都能做到180度/秒,应对绝大多数场景都足够了(想象一下,机械臂全部打直,180度/秒的关节速度,相关于抡个20kg的大锤,一秒钟从背后砸到胸前)
IP等级
防尘防水的标准,第一个数字代表防尘等级,第二个数字代表防水等级。一般协作臂都能达到IP54,工作在特殊场景下的协作臂能达到IP66。这个还是要看具体使用的场景。