近(jin)年(nian)來(lai)，跨(kua)國(guo)機(ji)器(qi)人(ren)巨(ju)頭(tou)們(men)紛(fen)紛(fen)推(tui)出(chu)七(qi)軸(zhou)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)，以(yi)搶(qiang)占(zhan)高(gao)端(duan)新(xin)市(shi)場(chang)，這(zhe)引(yin)發(fa)了(le)我(wo)們(men)對(dui)於(yu)七(qi)軸(zhou)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)深(shen)入(ru)思(si)考(kao)
，它(ta)具(ju)有(you)哪(na)些(xie)獨(du)特(te)的(de)技(ji)術(shu)優(you)勢(shi)，存(cun)在(zai)哪(na)些(xie)研(yan)發(fa)難(nan)點(dian)
，近(jin)年(nian)來(lai)國(guo)際(ji)上(shang)發(fa)布(bu)了(le)哪(na)些(xie)工(gong)業(ye)七(qi)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)產(chan)品(pin)
，我國七軸工業機器人的研發及產業化又進入了哪一階段
？

工業機器人到底應該有幾個軸？

目mu前qian
，工gong業ye機ji器qi人ren已yi經jing被bei廣guang泛fan應ying用yong於yu各ge行xing各ge業ye，但dan我wo們men也ye發fa現xian，工gong業ye機ji器qi人ren不bu僅jin形xing狀zhuang各ge異yi，其qi軸zhou數shu也ye各ge不bu相xiang同tong。所suo謂wei工gong業ye機ji器qi人ren的de軸zhou，可ke以yi用yong專zhuan業ye的de名ming詞ci自zi由you度du來lai解jie釋shi
，如ru果guo機ji器qi人ren具ju有you三san個ge自zi由you度du
，那na麼me它ta可ke以yi沿yanx，y，zzhouziyoudeyundong
，danshitaquebunengqingxiehuozhezhuandong。dangjiqirendezhoushuzengjia，duijiqireneryan，jiushigenggaodelinghuoxing。namegongyejiqirenyinggaiyoujigezhoucaiheline？

三san軸zhou機ji器qi人ren也ye被bei稱cheng為wei直zhi角jiao坐zuo標biao或huo者zhe笛di卡ka爾er機ji器qi人ren
，它ta的de三san個ge軸zhou可ke以yi允yun許xu機ji器qi人ren沿yan三san個ge軸zhou的de方fang向xiang進jin行xing運yun動dong，這zhe種zhong機ji器qi人ren一yi般ban被bei用yong於yu簡jian單dan的de搬ban運yun工gong作zuo之zhi中zhong。

四軸機器人
，可以沿著x，y
，z軸進行轉動，與三軸機器人不同的是
，它具有一個獨立運動的第四軸，一般來說scara機器人就可以被認為是四軸機器人。

五軸是許多工業機器人的配置
，這些機器人可以通過x

，y，z三個空間周進行轉動
，同時可以依靠基座上的軸實現轉身的動作，以及手部可以靈活轉動的軸，增加了其靈活性。

六軸機器人可以穿過x，y，zzhou
，tongshimeigezhoukeyidulizhuandong，yuwuzhoujiqirendezuidaqubiejiushi，duoleyigekeyiziyouzhuandongdezhou。liuzhoujiqirendedaibiaojiushiyouaojiqiren，tongguojiqirenshenshangdelansegaizi，nikeyihenqingchudejisuanchujiqirendezhoushu。

七(qi)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)，又(you)稱(cheng)為(wei)冗(rong)餘(yu)機(ji)器(qi)人(ren)，相(xiang)比(bi)六(liu)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)額(e)外(wai)的(de)軸(zhou)允(yun)許(xu)機(ji)器(qi)人(ren)躲(duo)避(bi)某(mou)些(xie)特(te)定(ding)的(de)目(mu)標(biao)

，便(bian)於(yu)末(mo)端(duan)執(zhi)行(xing)器(qi)到(dao)達(da)特(te)定(ding)的(de)位(wei)置(zhi)，可(ke)以(yi)更(geng)加(jia)靈(ling)活(huo)的(de)適(shi)應(ying)某(mou)些(xie)特(te)殊(shu)工(gong)作(zuo)環(huan)境(jing)。

隨著軸數的增加
，機器人的靈活性也隨之增長。但是，在目前的工業應用中
，用得最多的是三軸、sizhouheliuzhoudegongyejiqiren，zheshiyinwei，zaimouxieyingyongzhong，bingbuxuyaohengaodelinghuoxing，ersanzhouhesizhoujiqirenjuyougenggaodechengbenxiaoyi
，bingqiesanzhouhesizhoujiqirenzaisudushangyejuyouhendadeyoushi。

未來，在需要高靈活性的3C產業，七軸工業機器人將擁有用武之地

，隨著其精度不斷增加，在不遠的將來
，它將取代人工進行裝配手機等精密電子產品。

七軸工業機器人比六軸工業機器人強在哪？

從技術上來看，六軸工業機器人存在什麼問題，七軸工業機器人又強在哪？

（1）改善運動學特性

在機器人的運動學問題中，三個問題使得機器人的運動受到非常大的限製。

第(di)一(yi)是(shi)奇(qi)異(yi)構(gou)型(xing)。當(dang)機(ji)器(qi)人(ren)處(chu)於(yu)奇(qi)異(yi)構(gou)型(xing)時(shi)，它(ta)的(de)末(mo)端(duan)執(zhi)行(xing)器(qi)不(bu)能(neng)繞(rao)某(mou)個(ge)方(fang)向(xiang)進(jin)行(xing)運(yun)動(dong)，或(huo)者(zhe)施(shi)加(jia)力(li)矩(ju)，因(yin)而(er)奇(qi)異(yi)構(gou)型(xing)極(ji)大(da)的(de)影(ying)響(xiang)了(le)運(yun)動(dong)規(gui)劃(hua)。

六軸機器人第六軸和第四軸共線發生奇異

第二是關節位移超限。在真實工作情況下
，機器人每個關節的運動的角度範圍是受到限製的
，最理想的狀態是正負180度，但是很多關節是做不到的。另外

，七軸機器人可以避免角速度運動過快
，讓角速度分配得比較均勻。

新鬆七軸機器人各軸運動範圍及最大角速度

disanshigongzuohuanjingzhongcunzaizhangai。zaigongyehuanjingxia，henduochanghecunzaigezhonghuanjingzhangai

，chuantongdeliuzhoujiqirenwufazhigaibianmoduanjigoudezitai，erbugaibianmoduanjigoudeweizhi。

（2）改善動力學特性

對(dui)於(yu)七(qi)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)而(er)言(yan)，利(li)用(yong)其(qi)冗(rong)餘(yu)自(zi)由(you)度(du)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)運(yun)動(dong)軌(gui)跡(ji)規(gui)劃(hua)達(da)到(dao)良(liang)好(hao)的(de)運(yun)動(dong)學(xue)特(te)性(xing)，並(bing)且(qie)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)其(qi)結(jie)構(gou)實(shi)現(xian)最(zui)佳(jia)的(de)動(dong)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)。

七(qi)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)實(shi)現(xian)關(guan)節(jie)力(li)矩(ju)的(de)再(zai)分(fen)配(pei)，這(zhe)裏(li)涉(she)及(ji)到(dao)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)靜(jing)力(li)平(ping)衡(heng)的(de)問(wen)題(ti)，也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，作(zuo)用(yong)在(zai)末(mo)端(duan)的(de)力(li)，通(tong)過(guo)一(yi)定(ding)的(de)算(suan)法(fa)算(suan)出(chu)每(mei)個(ge)關(guan)節(jie)承(cheng)受(shou)的(de)力(li)有(you)多(duo)大(da)。對(dui)於(yu)傳(chuan) tongdeliuzhoujiqirenlaishuo
，qimeigeguanjiedelishiyidingde，tadefenpeikenenghenbuheli。danshiduiyuqizhoujiqirenlaishuo
，womenkeyitongguokongzhisuanfatiaozhenggegeguanjiedeliju
，rangboruodehuanjiecheng 受的力矩盡量小，是整個機器人的力矩分配比較均勻，更加合理。

（3） 容錯性

機器人在發生故障時，如果有一關節失效
，傳統六軸機器人便無法繼續完成工作，而七軸機器人可以通過重新調整故障關節速度（運動學容錯）和故障關節力矩（動力學容錯）的再分配實現繼續正常工作。

國際巨頭們的七軸工業機器人產品

wuluncongchanpinjiaodu，haishicongyingyongjiaodu，qizhougongyejiqirenmuqiandouhaichuyuchubufazhanjieduan
，dangedachangshangfenfenzaigedazhanlanhuilituixiangguanchanpin，keyixiangjianduiqiweilaidefazhanqianlihaishishifenkanhaode。

- 庫卡LBR iiwa

2014年11月
，庫卡在中國國際工業博覽會機器人展上首次發布kuka第一款七自由度輕型靈敏機器人LBRiiwa。

LBRiiwa七qi軸zhou機ji器qi人ren基ji於yu人ren類lei手shou臂bi進jin行xing設she計ji，其qi結jie合he集ji成cheng的de傳chuan感gan器qi係xi統tong，使shi該gai輕qing型xing機ji器qi人ren具ju有you可ke編bian程cheng的de靈ling敏min性xing
，並bing使shi其qi具ju備bei了le非fei常chang高gao的de精jing確que度du。而er七qi軸zhou的deLBRiiwa所有的軸內均配備高性能碰撞檢測功能、集成的關節力矩傳感器
，以實現人機協作。

七軸的設計
，使得KUKA的該款產品有較高的靈活度
，可輕鬆地越過障礙物。LBRiiwa機器人的結構采用鋁製材料設計
，其自身重量隻有23.9千克。其負荷有兩種，分別為7千克和14千克，使其成為首款負荷超過10千克的輕型機器人的產品。

- ABB YuMi

2015年4月13日，abb在德國漢諾威工業博覽會上正式向市場推出全球首款真正實現人機協作的雙臂工業機器人YuMi。

YuMi每個單臂均為七個自由度，機身重量為38千克。其每條手臂的負載為0.5千克，重複定位精度可達到0.02毫米
，因此特別適合小件裝配
、消費品、玩具等領 域。從機械手表的精密部件
，到手機
、平板電腦，以及台式電腦零件的處理
，對於YuMi來說都不在話下，而這正體現出該款冗餘度機器人表現出的擴大可達工作 空間
、靈活敏捷、精確等種種優良特性。

- 安川莫托曼SIA

日本知名機器人製造商，“四大家族”之一的安川電機也發布了多款七軸機器人產品。其中SIA係列機器人是輕型敏捷型七軸機器人
，該係列機器人能夠提供類人 的靈活性，並且能夠快速加速。該係列機器人采用輕量化和流線型設計，使其非常適合安裝在狹小的空間內。SIA係列可提供較高的有效載荷（5千克至50千 克）以及較大的工作範圍（559毫米至1630毫米），很適合從事裝配、注塑、檢驗等操作。

chuleqingxingqizhoujiqirenchanpinwai，anchuanhaifabuleqizhoujiqirenhanjiexitong
，qigaoziyoudunenggoujinzuidakenengbaochizuishihedezitaiyishixiangaopinzhidehanjiexiaoguo，tebieshiheneimiandehanjie，dadaozuijiadejiejinweizhi。bingqiegaichanpinnenggougaomidubuju，rongyihuibiqiyuzhouhegongjianzhijiandeganrao，xianshichuqiyouliangdebizhanggongneng。

- 那智不二越PrestoMR20

早在2007年底
，那智不二越便開發出七自由度的機器人“PrestoMR20”。通過采用七軸設計，使得機器人能夠像模仿人類手臂那樣執行更加複雜的工 作流程，在狹窄的工作區域運動。另外，機器人前端部分（手腕）的扭矩增加到了原來傳統六軸機器人的約兩倍左右，標準配置的扭矩為20千克，通過設定動作範圍，最大可搬運30千克的物品，工作範圍達到1260毫米，重複定位精度為0.1毫米。通過采用七軸結構
，MR20在機床上取放工件時可從機床側麵進行作 業。這樣一來
，就提高了事前準備和維護等作業效率。機床間的空間能夠縮小至傳統六軸機器人的一半以下。

除此之外
，那智不二越還發布了MR35（負載為35千克）、MR50（負載為50千克）兩款可在狹小空間和有障礙物場所的應用場合使用的工業機器人。

- OTC七軸工業機器人

日本DAIHEN集團歐地希推出了最新的七軸機器人（FD-B4S

、FD-B4LS
、FD-V6S、FD-V6LS、FD-V20S）。由於有第七軸的回 轉，它們可以實現像人的手腕一樣的扭轉動作，能夠實現一周以上的焊接

；另外，七軸機器人（FD-B4S、FD-B4LS）將焊接電纜內藏於機器人本體，因 此ci在zai示shi教jiao作zuo業ye時shi無wu需xu在zai意yi機ji器qi人ren與yu焊han接jie夾jia具ju及ji工gong件jian間jian的de幹gan涉she，動dong作zuo非fei常chang順shun暢chang
，焊han接jie姿zi態tai自zi由you度du也ye得de到dao了le提ti高gao
，能neng夠gou彌mi補bu傳chuan統tong機ji器qi人ren因yin與yu工gong件jian或huo焊han接jie夾jia具ju的de幹gan涉she而er造zao成cheng 無法進入焊接的缺憾。

- Rethink Robotics的Baxter和Sawyer

Rethink Robotics是協作機器人的先驅
，其中，最先開發的Baxter雙臂機器人

，兩個手臂均擁有七個自由度，單臂最大工作範圍為1210毫米，Baxter可同時處理不同的兩項任務以增加適用性，或者實時處理同一任務以實現輸出最大化。

去年推出的Sawyer則(ze)是(shi)單(dan)臂(bi)七(qi)軸(zhou)機(ji)器(qi)人(ren)
，其(qi)柔(rou)性(xing)關(guan)節(jie)采(cai)用(yong)了(le)相(xiang)同(tong)的(de)串(chuan)聯(lian)彈(dan)性(xing)驅(qu)動(dong)器(qi)，但(dan)其(qi)關(guan)節(jie)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)驅(qu)動(dong)器(qi)被(bei)重(zhong)新(xin)設(she)計(ji)，使(shi)其(qi)更(geng)小(xiao)巧(qiao)。由(you)於(yu)采(cai)用(yong)了(le)七(qi)軸(zhou)的(de)設(she)計(ji)

，並(bing)且(qie)工(gong)作(zuo)範(fan)圍(wei)擴(kuo)展(zhan)至(zhi)100毫米

，因此能完成負載更大的工作任務，載荷可達到4千克，比Baxter機器人2.2千克的有效載荷大了不少。

- 雅馬哈七軸機器人YA係列

2015年，雅馬哈推出了“YA-U5F”、“YA-U10F”、“YA-U20F”3款七軸機器人，這些機器人均通過新型控製器 “YA-C100”進行驅動控製。

7軸機器人帶有相當於人類肘部的E軸
，因此可自如完成彎曲
、扭轉
、伸展等動作。即使在6zhouyixiajiqirennanyishishizuoyedexiazhaijianxi，yekeshunliwanchengzuoyejishezhi。lingwaihaikeshixiandibandunzishiyijiraodaozhuangzhibeibudedongzuo。caiyongzhongkonggouzaodezhidongqi，jiangzhuangzhidianlanhekongqiruanguanneizhiyujixiebinei


，buhuiganraodaozhoubiandeshebei，keshixianjincouxingshengchanxian。

此外，台灣財團法人精密機械研究發展中心也已研發出雙臂七軸機器人原型，期能助台灣業者打造3C電子製造的生產利器，並縮小國內外技術差距。

國產七軸機器人來了

能否實現彎道超車？

中國七軸工業機器人的研發始於20世紀90年代初，當時項目的領軍人物正是我國已故的著名機器人技術專家、中國工程院院士張啟先，張啟先院士的主要貢獻之一便是完成了七自由度冗餘機器人樣機的研製。

上世紀80年(nian)代(dai)末(mo)，由(you)於(yu)研(yan)製(zhi)難(nan)度(du)及(ji)其(qi)之(zhi)大(da)，國(guo)際(ji)上(shang)研(yan)製(zhi)出(chu)七(qi)自(zi)由(you)度(du)冗(rong)餘(yu)機(ji)器(qi)人(ren)樣(yang)機(ji)的(de)國(guo)家(jia)寥(liao)寥(liao)無(wu)幾(ji)。而(er)張(zhang)啟(qi)先(xian)院(yuan)士(shi)率(lv)領(ling)課(ke)題(ti)組(zu)經(jing)過(guo)幾(ji)年(nian)的(de)艱(jian)苦(ku)拚(pin)搏(bo)，在(zai)1993年年底完成了首台七自由度冗餘機器人樣機的研製，並一次通過“863”課題驗收和部級鑒定。

一種典型的冗餘手臂

盡管我國在冗餘自由度機器人方麵取得一定成果，但主要停留在學術論文、科研報告和實驗樣機的階段
，並沒有實現真正的產品化發展，這無疑製約了我國機器人產品向高端產業化邁進的步伐。

作為國產工業機器人的龍頭企業
，新鬆率先在2015年工博會上發布了首款國產七軸工業機器人
，其自身重量為29千克，負載為5千克，重複定位精度可達到0.02毫米，工作半徑可達800毫米。它具備快速配置、牽引示教、視覺引導
、碰撞檢測等功能
，特別適用於布局緊湊、精準度高的柔性化生產線，滿足精密裝配、產品包裝、打磨、檢測、機床上下料等工業操作需要。

muqian，woguojuedaduoshugongyejiqirenqiyehaishangweifabuqizhougongyejiqirenchanpin，qizhongyouyibufenbiaoshizhengzaiyanfaxiangguanchanpin
，huizainianneiyouxiangguanchanpinwenshi，erlingyouyixieqiyezebiaoshiduiqizhougongyejiqirenchanpinyouguanzhu，danshangweijihuashejiyanfaxiangguanchanpin。

woguodejiqirenchanyezaiqizhougongyejiqirendelilunyanjiuyoulehendajinbu，ershangyehuachanpinfangmianrengyuguowaiyoujiaodachaju。jiuqiyuanyin
，zhuyaoyouyixialianggefangmian：

一(yi)是(shi)自(zi)主(zhu)創(chuang)新(xin)能(neng)力(li)弱(ruo)。缺(que)乏(fa)核(he)心(xin)及(ji)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)的(de)原(yuan)創(chuang)性(xing)成(cheng)果(guo)和(he)創(chuang)新(xin)理(li)念(nian)，我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)機(ji)器(qi)人(ren)總(zong)體(ti)技(ji)術(shu)與(yu)國(guo)外(wai)先(xian)進(jin)水(shui)平(ping)相(xiang)比(bi)，差(cha)距(ju)在(zai)十(shi)年(nian)以(yi)上(shang)。

二是企業盈利能力較低，研發資金短缺。核心零部件技術的缺失導致企業生產成本高企，加之外資廠商紛紛降價，2015年70%以上企業的本體業務處於虧損狀態。

juzhuanjiajiang，woguogongyejiqirenzongtijishuyuguowaixianjinshuipingxiangbi
，chajuzaishinianyishang。guochanqizhougongyejiqirendechuxian，biaomingwomenzaigongyejiqirenjishudeyanfazhengzaijiasu，danshiwomenyinggaiyouqingxingderenshi，chajuzhenshicunzai，xiangyaowandaochaoche，womenxuyaojinkuaigongkehexinjishunanguan，tongshiyeyaozhongshirengongzhineng、感知、識別
、驅動和控製等下一代技術的研發。