工业机器人能够提高生产效率，这一点已广为人知。此外，尤其是在疫情期间，人们更加清楚地认识到，它们可以通过减少生产车间的人员数量，并最大限度地减少人与零部件和组件的接触，从而保障工人的健康。在各种类型的机器人中，单轴机器人易于理解和使用。它们已经在工厂和物流中心实现了众多流程的自动化；有时独立运行，通常配置成组，由中央控制器协调。它们持续提高生产效率、重复性和一致性。
 
系统集成商可以开发基于单轴、双轴或三轴机器人的系统，以应对搬运和装配方面的挑战。这些挑战包括将散装物品转移到单个托盘或货盘上，执行诸如供料和切割等操作序列，以及定位模板和工具。
或者，两个或多个线性单元可以协同工作，以执行需要高精度的任务，例如激光切割、喷漆或点胶。可以通过组合为每个轴专门选择的单轴机器人来构建定制的笛卡尔机器人（图 1）。雅马哈也提供一系列市场上可用的标准笛卡尔机器人。
 

图 1. 单轴机器人可以配置为定制的笛卡尔机器人。
 
 
 
在需要更多轴的情况下，线性单元也可以与连接到同一控制器的笛卡尔机器人协同工作。雅马哈 RCX340 等控制器通常用于管理笛卡尔机器人。它能够控制一个或多个额外的单轴机器人，这些机器人作为同一统一协调系统的一部分运行。这使得集成商能够配置机器人来处理复杂的序列，并可根据需要灵活扩展系统。
 
访问 https://global.yamaha-motor.com/business/robot/lineup/application/ 即可查看单轴机器人和笛卡尔机器人执行各种常见工业任务的实际应用。
 
注意事项
：刚度是单轴机器人最重要的特性之一，它对于确保精确且可重复的定位以及使滑块能够以最小的摩擦力自由移动至关重要。夹具和相关支撑的设计也可以简化，从而节省空间和成本。另一方面，紧凑的尺寸对于最大限度地减少机器人占用的厂房空间也至关重要。利用先进的设计技术，可以在缩小尺寸的同时提高所有轴向的刚性。
 
雅马哈最新推出的 Robonity 系列高刚性单轴机器人采用一体式结构和集成式线性导轨。这些改进使刚性提高了高达 300%，同时还减小了导轨宽度。ABAR05（图 2）的宽度仅为 54 毫米，与同类典型型号相比节省了 17%。无需外部导轨，简化了设计，而更高的刚性则确保了机器人在径向载荷下仍能保持直线运动性能。旋转方向的齿隙得到抑制，端部安装的工具无需旋转即可实现 ±0° 的精度。该系列机器人的行程长度最大可达 1100 毫米。

图 2. 高刚性单轴机器人 ABAR05。
 
近期设计改进使其整体高度得以降低。这些新型纤薄机器人的主要优势之一是其更低的重心，这提高了其作为定制笛卡尔机器人 X 轴时的性能。ABAS12 的尺寸为高 76 毫米，宽 120 毫米。此外，最新设计最大限度地提高了行程与总长度的比值。总而言之，长度、宽度和高度的降低，以及刚性的提高和与同类产品相当的运动范围，共同促成了安装设备尺寸的显著缩小。
 
控制面板的设计进一步节省了空间。Robonity 机器人的 EP-01 控制器比其他模块窄 37%，宽度仅为 40 毫米。
 
 
选择合适的型号
在选择单轴机器人时，电机类型也必须考虑在内。雅马哈 Robonity 系列机器人配备了专为伺服电机设计的滚珠丝杠。该系列产品包括速度高达 2400 毫米/秒的完整单元。此外，还提供兼容高达 400 瓦工业标准电机的无电机执行器。安装套件允许根据应用需求调整电机方向。
 
或者，步进驱动机器人（例如 Transervo 系列）可以为有效载荷较低且对最高速度要求不高的应用提供经济高效的伺服功能解决方案。最新型号的有效载荷几乎是其前代产品的四倍，其 1200 毫米/秒的行程速度也提高了 20%。
 
另一方面，对于需要高速长距离运输轻型零件的应用，配备线性电机的单轴机器人可能是最具成本效益的解决方案。有些机器人的最大行程超过四米，最大速度可达 2500 毫米/秒，重复位置精度为 ±5 微米。整体循环时间的节省非常显著，同时线性电机运行安静且磨损极小。典型的有效载荷能力为几公斤。配备磁通磁铁的Phaser MF直线电机机器人能够高速输送重达160公斤的物体。
 
仿真和配置：
在评估用于一个或多个单元的应用的单轴机器人时，还应考虑配置和故障排除支持工具。雅马哈的基于Web的仿真器有助于选择最佳规格。用户只需输入一些基本参数（图3），即可快速计算诸如预计循环时间和滚珠丝杠寿命等重要指标。

图 3. 简单的仿真即可预测机器人的使用寿命。
 
在系统设置过程中，EP-01 机器人控制器与 EP Manager PC 应用程序配合使用，以辅助分析和配置。用户可以输入详细的运行条件信息，包括运输质量、点数据和运行模式。这使得用户无需运行实际硬件即可在虚拟环境中进行性能评估。仿真结果全面，包括总运行时间、单次运行时间、最大速度和加速度。
 
在工厂设置和调试机器人系统时，EP Manager 提供重要信息，例如实时跟踪实际速度、电机负载状态以及到达特定位置所需的时间。持续监控功能可用于验证配置，并支持长期分析和故障排除。
 
该工具还提供实时监控功能，并允许用户查看报警历史记录，从而简化维护工作。查看报警历史记录有助于分析错误，因为它提供了位置、速度、运行条件、电流值、电压和 I/O 状态等参数信息。分析这些不同的状态有助于确定报警的根本原因。此外，实时追踪功能使用户能够分析故障发生前的状态，从而帮助识别诸如电机过载等故障原因。EP
 
-01 控制器在独立于标准网络连接的专用通道上生成反馈脉冲输出。这有助于分析和监控，因为它提供了连续、最新的位置信息，且不受任何网络通信延迟的影响。通过提供机器人当前位置的实时输出，反馈脉冲还可以进行速度波动补偿。
 
 特殊选项
：Robonity 单轴系列机器人的特殊设计包括安装点，使得每个单元都可以从顶部或底部快速轻松地安装，而无需拆卸任何外部部件。
 
对于需要尽可能短循环时间的应用，Robonity AGXS 型号的加减速能力可达 2g，而传统单元的最大加减速能力通常为 0.5g。AGXS（图 4）是一个先进的系列，采用研磨滚珠丝杠，以提高精度和耐用性。
 
图
4. Robonity AGXS10，一款高精度单轴机器人。AGXS
 
机器人专为食品加工、化妆品或药品生产等洁净区域而设计。它们采用防尘不锈钢外壳，低摩擦滚轮可最大限度地减少研磨过程中产生的粉尘和颗粒。机器人配备除尘口，可安全地清除机构内部的任何异物。
 
结论：
单轴机器人为将机器人集成到自动化流程中提供了有效的基础。它们的优势包括易于选型、设计和使用。关键的选择标准包括高刚性、紧凑的尺寸以及伺服电机、步进电机或线性电机驱动，以实现最佳的加速度和速度。有效的仿真和分析工具可以成为重要的差异化因素，显著简化配置和长期维护。