读机器人资料最常卡住的是词:RV 与谐波有何区别、重复定位精度和绝对精度有何不同。本手册整理本体与核心零部件 50 个词条,按整机类型、减速器、电机、控制、末端执行器、传感器、性能参数七组排列,供采购选型、求职定位与读新闻时对照;北滘、顺德本地关联在相应词条标注,更多厂商见北滘机器人产业链地图:八环节与本地代表。
一、整机类型
工业机器人(Industrial Robot)
按 ISO 8373、GB/T 12643 词汇标准的口径,指面向工业应用的多关节机械手或机器,可编程、自动控制、多自由度,可固定或移动。日常语境里常被简称为「机械臂」「机械手」,是产线自动化的基础设备。
六轴工业机器人(Articulated Robot)
垂直串联多关节机器人,常见六轴构型,臂部像人的肩、肘、腕逐级串联,工作空间大、姿态灵活,可完成焊接、搬运、喷涂、打磨等多数工艺。据公开资料,库卡在北滘的园区以六轴机型生产为主,是本地本体供给的代表。
SCARA 机器人(Selective Compliance Assembly Robot Arm)
水平多关节机器人,两个旋转轴做水平定位、一个升降轴加一个旋转轴做垂直插入,结构轻、速度快、价格低,典型场景是电子装配、锁螺丝、插件与 small parts 搬运。顺德本地供应链中可见其配套身影,详见本站对天太等企业的档案。
DELTA 并联机器人(Delta Robot)
并联构型,顶端三个以上机械臂通过万向机构带动动平台高速运动,惯性小、节拍快,每分钟可完成数百次拾放,广泛用于食品、医药、日化的分拣与装箱。选型时重点看动平台负载与净距(安装高度)。
协作机器人(Cobot)
设计为可在一定防护条件下与人共享作业空间的机器人,通常带关节力矩传感与碰撞检测,符合协作安全标准(ISO 10218 与 ISO/TS 15066)。负载与速度小于同尺寸工业机型,换来的是不用围栏、部署灵活,适合小批量、多品种工位。
码垛机器人(Palletizing Robot)
以堆叠、拆垛为专职的机型,多为四轴构型,轴数少、刚性好、有较大的垂直到达高度,配合抓袋、抓箱、拆垛等专用末端使用。本地供给与选型要点见本站码垛方案专文。
复合机器人(Composite Robot / Mobile Manipulator)
「移动底盘 + 协作臂 + 视觉 + 末端工具」的组合体,能自行走又能操作,适合料箱取放、机床上下料、半导体晶圆搬运等需要「走到哪做到哪」的场景。成本高,节拍通常不如固定式产线,选型先算经济账。
移动底盘(Mobile Base)
为机械臂或专用设备提供移动能力的底盘模块,含驱动轮、悬挂、电池、控制器与导航传感器,可分为差速、舵轮、麦克纳姆轮等转向形式。AGV/AMR 厂商多以自研底盘为整机基础,顺德嘉腾等企业即以移动搬运设备起家。
桁架机械手(Gantry Robot)
在龙门式横梁上运行的直角坐标机械手,行程可做得很大、负载能力强,常见于机床上下料、轮毂搬运、汽车白车身输送线。与六轴机器人相比柔性低,但重载长行程下稳定且成本可控。
直角坐标机器人(Cartesian Robot)
由 X、Y、Z 三个互相垂直的直线轴组成,定位逻辑直观、编程简单,可用普通滚珠丝杠或齿条搭建,经济型自动化项目常用。缺点是占地大、只能覆盖矩形空间,改线时不如多关节机型灵活。
二、减速器
减速器(Reducer / 减速机)
连接电机与负载的传动部件,用来降速、放大扭矩、提高定位刚度,与伺服电机、控制器并称机器人三大核心零部件,国产化程度直接影响整机价格。选型看精度、背隙、刚度、寿命与温升。智同科技、中大力德等减速器企业已在北滘布局,详见本站企业档案。
RV 减速器(Rotary Vector Reducer)
两级减速结构:一级为渐开线齿轮,二级为摆线针轮加刚盘,扭矩密度高、刚性好、精度保持性强,多用于六轴机器人大臂、基座等重载轴。制造门槛在零件精度与热处理,是减速器中技术壁垒较高的一类。
谐波减速器(Harmonic Drive / Strain Wave Gear)
由波发生器、柔轮、刚轮三件套组成的薄型减速器,靠柔轮受控变形与刚轮啮合传动,体积小、重量轻、背隙极小,多用于协作机器人、小六轴的腕部轴与人形机器人关节。弱点是柔轮疲劳寿命与扭转刚度相对有限。
行星减速器(Planetary Gearbox)
太阳轮、行星轮、内齿圈同轴啮合的传动结构,结构紧凑、效率高、价格友好,精度低于精密 RV 与谐波,用于中低端自动化、AGV 轮毂驱动及人形机器人部分关节。近年高精度行星方案在向低背隙方向快速迭代。
摆线针轮减速器(Cycloidal Reducer)
RV 减速器的技术源头,针齿壳内摆线轮与针齿啮合实现减速,抗冲击、过载能力强,工业上大量用于重载输送、搅拌等通用传动。与 RV 的区别在于少了前级渐开线齿轮,精度与紧凑度略逊。
背隙(Backlash / 回程间隙)
减速器或传动链反向空转的角度损失,直接影响机器人重复定位精度与振动表现。精密减速器以角分为单位标注背隙,数值越小越贵;装配质量、磨损与温升都会让实际背隙劣化,验收时应实测而非只看样本。
减速比(Gear Ratio)
输入转速与输出转速之比,决定扭矩放大倍数与分辨率的利用程度。机器人关节常用几十到一百多比一;减速比越大扭矩越大,但效率、极限转速与体积要一起权衡,样本上应同时关注额定扭矩与许用平均负载扭矩。
三、伺服与电机
伺服电机(Servo Motor)
带反馈闭环、可精确控制位置速度扭矩的电机,是机器人每个关节的动力来源。工业机器人多用带编码器的永磁同步电机,与驱动器成套工作。判断其品质看扭矩密度、温升、响应带宽与编码器方案,而非只看额定功率。
永磁同步电机(PMSM)
转子用永磁体的同步电机,效率与功率密度高于感应电机,体积小、动态响应快,是机器人关节、AGV 轮毂与高端装备的主流动力方案。美的旗下威灵电机在北滘布局电机业务,是本地电机供应链的代表性企业。
编码器(Encoder)
把转角转为电信号的反馈元件,分增量式与绝对式,决定伺服的定位分辨率。机器人关节普遍采用多圈绝对值编码器并配电池记忆,防止断电后原点丢失;编码器精度、抗污染能力与安装同心度直接影响整机精度寿命。
直驱电机(Direct Drive Motor / DD 马达)
去掉减速器、电机直接输出扭矩的方案,无背隙、响应快、结构简单,适合高精度转台、半导体设备与部分关节。代价是低速大扭矩对电机设计与驱动器要求高、成本上升,多用于对动态性要求高的轴。
步进电机(Stepper Motor)
按脉冲步进开环运行的电机,无需编码器即可简易定位,成本低,用于轻载低速的直角坐标轴、夹爪与外围设备。过载会丢步,不闭环就没有精度保障,重载机器人关节一般不用步进方案。
关节模组(Joint Module)
把电机、减速器、编码器、驱动器、刹车与结构件集成为一个标准化关节单元,可按扭矩与减速比分型直接选配,大幅降低整机厂研发门槛。协作机器人、人形机器人普遍采用关节模组架构,是近年零部件厂竞争的焦点品类。
电机功率密度(Power Density)
单位重量或体积能输出的功率/扭矩,是衡量电机水平的核心指标。人形机器人对功率密度极其敏感——同样关节空间里扭矩密度高一分,整机的负载自重比与续航就好看一分。对比样本时应统一口径(峰值还是连续扭矩)。
四、控制器与驱动
机器人控制器(Robot Controller)
机器人的「大脑」,负责运动学解算、轨迹规划、多轴联动、IO 与安全逻辑管理。控制器决定机器人好不好用:编程语言、生态、二次开发接口(SDK)都系于此。本体厂多自研控制器,第三方通用控制器也广泛用于非标设备。
示教器(Teach Pendant)
挂在机器人上的手持编程终端,用来示教点位、编写与调试程序、监控运行,也是安全回路的组成部分(含使能开关与急停)。现在主流机型开始提供图形化与拖拽式编程,降低产线操作工的使用门槛。
伺服驱动器(Servo Drive / 伺服放大器)
把控制器的指令转化为电机电流闭环的功率部件,实现电流环、速度环、位置环三环控制。驱动器的电流采样精度、控制频率与故障保护能力,决定了关节能否「听话」。控制器与驱动器的总线匹配是集成时常见的坑。
运动控制卡(Motion Control Card)
插入工控机或嵌入控制器的板卡,输出多轴脉冲或总线指令,协调多电机同步运动。桁架、直角坐标与非标设备大量使用;选择时看轴数、插补能力、总线类型与开发接口是否匹配上层软件。
EtherCAT 总线(EtherCAT Fieldbus)
基于以太网的实时工业总线,时钟同步可达微秒级,一根网线串联多台驱动器与 IO,是当前机器人与高端设备的并行主流方案。类似的还有 PROFINET、CC-Link IE 等,集成选型时注意控制器与驱动器总线协议要一致。
运动学正逆解(Forward / Inverse Kinematics)
运动学描述关节角度与末端位姿的映射:已知各轴角度求末端位置为正解,给定末端目标反求各轴角度为逆解。控制器实时做逆解才能让 TCP 沿轨迹运动;工作空间边缘或接近奇异点时逆解可能无解或多解,编程要避开。
五、末端执行器
末端执行器(End Effector / EoAT)
装在机器人法兰上直接作业的工具总称,俗称「第二套成本」——夹爪、吸盘、焊枪、喷枪、打磨主轴都算。工艺能不能落地,一半取决于末端方案;不少项目整台机器人便宜、末端与治具反而占大头。
电动夹爪(Electric Gripper)
以伺服或步进电机驱动开闭的夹爪,行程、夹力、速度可编程,能反馈位置与夹持力,适合多品种混线与精密装配。价格高于气动但柔性显著更好,近年在电子、医疗、物流分拣中快速替代气动方案。
气动夹爪(Pneumatic Gripper)
用压缩空气驱动的夹爪,结构简单、响应快、成本低、耐恶劣环境,是传统产线保有量最大的类型。缺点是开闭位置固定、力控制粗糙,需要比例阀或专用方案才能做柔性抓取,气源维护也不可忽略。
真空吸盘(Vacuum Suction Cup)
利用负压吸附平面或曲面工件,是纸箱码垛、板材搬运、家电外壳取放的主流末端。吸附能力取决于吸盘直径、数量、真空度与工件表面状况;多孔吸盘矩阵用来抓纸箱,海绵吸盘适合不规则平面。
快换装置(Automatic Tool Changer)
分主盘与工具盘两部分,让机器人自动切换不同末端工具(气、电、信号同步接通),一台机器人完成抓取、装配、检测等多工序。看重点:有效负载、穿透式气电接口数量、锁紧安全设计与重复定位精度。
工具法兰(Tool Flange)
机器人末端的机械接口,尺寸有国际标准系列(如 ISO 9409 的 50、63、80 等),决定了末端执行器的安装互换性。选末端前先确认法兰规格、法兰负载(悬臂力矩)与过线孔径,避免装得上但力矩超标。
柔性夹持(Compliant Gripping)
用软材料指面、欠驱动结构或气动软体指来贴合不规则、易碎工件的抓取方式,食品、农产品、软包、玻璃场景常用。柔性换来的代价是定位精度与夹力上限,选型时用「最差工况工件」做抓取测试最可靠。
六、传感器与安全功能
关节力矩传感器(Joint Torque Sensor)
串联在关节输出端的力矩检测元件,让控制器感知每个关节的实际受力,是协作机器人碰撞检测、拖动示教与力控打磨的基础。精度与温漂是核心指标;也有机器人用电枢电流估算力矩,成本更低但分辨率有限。
碰撞检测(Collision Detection)
机器人通过力矩突变、电流波动识别碰撞并急停的功能,分「检测到就停」与「反弹脱离」等策略,灵敏度可按负载分级设置。调试时要平衡灵敏与误触发:太灵敏会频繁停机,太迟钝则失去保护意义。
拖动示教(Hand Guiding)
操作员直接用手拖动机器人走到目标点位完成编程,依赖力矩传感或专用力传感实现「零力拖动」。它大幅降低了编程门槛,让没有机器人编程经验的产线员工也能完成简单示教,是小批量场景的实用功能。
IMU(Inertial Measurement Unit / 惯性测量单元)
集成加速度计与陀螺仪的惯性传感单元,输出姿态、角速度与加速度,用于移动底盘的航迹推算、人形机器人的身体姿态估计与平衡控制。高精度 IMU 价格昂贵,消费级 IMU 则需要算法补偿漂移。
七、性能参数
额定负载(Rated Payload)
机器人手腕法兰能稳定搬运的工件重量上限,同时要校核重心偏距与惯性——重心离法兰越远,允许负载越小。选型建议留出 20%—30% 裕量给末端工具重量与动态冲击,别按「贴着用」来配机型。
重复定位精度(Repeatability)
同一程序点反复到达时的位置离散度,单位毫米或角秒,是机器人样本最醒目的指标。它反映「每次都到差不多的同一处」,不代表能准确到达绝对坐标——后者是绝对定位精度。装配、点胶等场景两者都要看。
绝对定位精度(Absolute Accuracy / AT-PA)
实际到达位置与指令理论位置之间的偏差。多数机器人不做绝对精度标定也能满足工艺,但离线编程、数字孪生直接下发轨迹的场景必须考虑,可通过激光跟踪仪标定补偿改善,属于附加能力或选配服务。
轨迹精度(Path Accuracy)
沿连续轨迹运动时实际路径与理论路径的偏差,考察的是「走曲线准不准」,弧焊、涂胶、激光切割等连续轨迹工艺的核心指标。与各轴伺服性能、减速器精度及控制器插补算法都相关,选型时最好用样件试焊试切。
工作空间(Working Space / Reach)
机器人腕部参考点能到达的空间范围,样本常以俯视、侧视剖面图给出。选型要看的不只是臂展半径:工件、治具、围栏都要装进包络,还要预留姿态空间,实际可用空间往往明显小于标称球壳。
自由度(Degrees of Freedom, DOF)
机器人可独立运动的轴数,六轴即可覆盖空间位置加姿态;多出或减少轴数意味着工艺适应性变化。七轴(冗余自由度)机型能更灵活地避障与避奇异点,人形机器人全身自由度通常 30 量级起,具体见本站具身智能手册。
防护等级(IP 代码,Ingress Protection)
外壳防固体与液体侵入的等级,两位数字越高防护越强:IP54 可防一般粉尘与溅水,IP67 可短时浸水。喷涂、清洗、户外、铸造场景要重点核对该等级;同时注意防溅只是防溅,别把「可水洗」想成「可浸泡」。
节拍时间(Cycle Time / Takt Time)
完成一个完整作业循环的时间,产线设计的核心约束。机器人样本给的节拍是标准测试工况(如 25kg 搬运 25mm 往返),与实际工况差距很大,方案阶段应基于实际负载与轨迹做仿真核算,再留 10% 以上余量。
自重负载比(Payload-to-Weight Ratio)
额定负载与机器人自重之比,衡量结构设计与传动效率的水平。比值越高,同样负载下机器人越轻巧,占地、地基、能耗与搬运安装成本都受益。协作与人形机型对此指标尤其敏感,是横向比价的实用维度。
使用说明
- 本手册为 BeijiaoBot 术语系列第一篇(本体与核心零部件),将持续增补与修订;系列后续篇目覆盖系统集成与具身智能术语。
- 术语定义如与具体场景产生歧义,以国家标准(如 GB/T 12643 机器人与机器人装备 词汇,国家标准全文公开系统可查)及行业标准现行版本为准;国际装机口径可参考国际机器人联合会(IFR)按 ISO 定义的统计——读数据先认口径,勿与国内「产业产值」口径混用。
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