文/新战略机器人全媒体

说起直角坐标型机器人，很多人或许并不将其称之为机器人，但从广义上来讲，它也可以算作机器人的一种。根据市场应用情况，直角坐标机器人在中国市场应用占比最大，应用场合也更为广泛。

直角坐标型机器人作为工业机器人中系统结构最为简单的一类，因其成本较低，并可以根据不同情况进行灵活组装，而被广泛应用于点胶、注塑、喷涂、码垛、搬运、上下料等常见的工业生产领域。目前，我国使用的工业机器人中40%左右为直角坐标机器人。

直角坐标型机器人的应用与优势

直角坐标型机器人又称单轴机械手，工业机械臂，电缸等，是以XYZ直角坐标系统为基本数学模型，以伺服电机、步进电机为驱动的单轴机械臂为基本工作单元，以滚珠丝杆、同步皮带、齿轮齿条为常用的传动方式所架构起来的机器人系统，可以完成在XYZ三维坐标系中任意一点的到达和遵循可控的运动轨迹。

直角坐标型机器人因末端操作工具的不同，可以非常方便的用作各种自动化设备，完成如焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟随、排爆等一系列工作。应用对象涉及电子、机械、汽车、食品等诸多行业。

相对于关节型机器人而言，直角坐标型机器人不仅结构简单，而且成本低廉。直角坐标型组合方式灵活多样，可以组装成单轴到多轴的机械手，如龙门式、悬臂式、壁挂式等，也可根据不同的负载、行程、功能及特殊空间要求，为客户订制所需求产品。同时，X、Y、Z三轴基础上可以扩展旋转轴和翻转轴，构成五自由度和六自由度机器人，或者作为专业自动化机械中的直线定位系统。

相较于人工，直角坐标型机器人有无可比拟的优势。直角坐标型机器人运行速度快，重复定位精度高，可有效节省人工成本、快速提升产能，适合大批量生产，可缩短交货周期，能确保产品质量的稳定性、均匀性与一致性，生产制造出来的产品保障性更高。

据最新数据统计显示，2014年，大部分直角坐标型机器人厂家的销量都实现了较大程度的增长。去年一年直角坐标型机器人在我国的销售量达1.80万台，总产值1.62亿元，同比增长30%。目前，中国使用的工业机器人中40%左右为直角坐标型，直角坐标型机器人是中国工业机器人市场上销量最大的机器人类型。

模仿--改进--原创 直角坐标机器人进化三步骤

 在中国，直角坐标型机器人的发展史已经有二十余年，基本已经实现了试验、引进到自主开发的转变。国产的直角坐标型机器人的实力虽然还不能与外资的品牌相比，但直角坐标型机器人是目前国产率最高的工业机器人。在中国这个机器人需求大市场中，综合各方因素考虑，对于很多企业，尤其是下游应用企业来说直角坐标型机器人显然是个不错的选择。

“由于历史的原因，我国的单轴机器人主要经历了三个阶段，模仿--改进--原创。但现阶段，国内单轴和直角坐标机器人大部分还处于模仿阶段，如果我们不能进行原创性的产品研发和设计，那我们就不可能成长出一流的单轴和直角坐标机器人品牌。”深圳银光董事长肖新春对新战略机器人全媒体记者介绍。

深圳威洛博总经理吴雪亮也表示了同样的观点：“目前，我国的线性机械手主要以模组销售为主，这是产业发展的第一阶段，也是国产品牌立足和努力的阶段，未来，威洛博希望通过品牌塑造走上第二个阶段——销售整机坐标机器人及可靠性方案。”

国产直角坐标机型器人的机遇和挑战　

现阶段，直角坐标机器人最热门的应用空间在于3C电子市场，直角坐标型机器人在3C行业的销量占据整体销量的半壁江山。除3C行业之外的应用领域，如食品、医药、注塑、机械等领域对直角坐标型机器人的需求亦逐年攀升。

 国内直角坐标型机器人企业正快速崛起，但受制于成本高、规模小、技术含量不足等因素，与已经有三十余年积淀的外资品牌仍存在差距。中国大部分直角坐标型机器人的速度、精度、稳定性都不及外资品牌，并且其控制系统都需要从国外进口。据有关统计数据显示，2014年中国市场上，直角坐标型机器人国产占比42.22%，其余的57.78%全部为外资品牌占据。

在生产加工过程中，由于加工的精度、型材的刚性，以及关键零部件的采购单价等一些硬伤，所以与多关节机器人在实现国产化时所遭遇的尴尬相同，直角坐标型机器人的部分关键零部件也需要依赖进口。由此可见，在赶超外资的道路上，国产的直角坐标型机器人的道路依然困难重重。

所幸的是，国产直角坐标机器人企业都已经看到问题，纷纷从多个方面加强自主开发的能力，并立志于打造属于自己的品牌产品，倚重于价格大战的风气逐渐被远离。如深圳银光开始寻求与国产优秀控制器厂商合作；深圳威洛博不搞直销，而是打造国产品牌形象；东莞凯宝也与外资企业合作等。

未来直角坐标可朝向模块化发展

随着直角坐标机器人的不断发展，未来延伸到模块化机器人。

模块化工业机器人由若干功能单元(模块)组成，这些模块之间具有友好的机构连接接口和电气连接接口，可以快速地实现结构样式的变更，功能的转换、重构及扩展。

模块化工业机器人主要包含三个阶段。第一阶段是直角坐标机器人，是模块化的初级阶段，主要由X，Y，Z三轴直交组合而成。直角坐标机器人的优点在于： 可由单轴模组快速组合和重构；算法简单，通常通过直线差补和圆弧插补即可实现空间曲线和轨迹；精度高，成本低，可直接嫁接到自动化设备和生产线中。不过，直角坐标机器人的缺点在于本体结构缺乏柔性，空间利用率低；工作死角区域大，狭小空间无法进入， 容易与周围物体发生干涉和碰撞；行程变更难度大。不可逆转。 

第二阶段是可扩展串联机器人，一般由三到六个关节模块组成，臂长可以调节或更换。其优点包括可根据现场需要选择轴数和调节臂长；空间利用率高，可深入狭小空间；本体轻型化后，比传统机器人更为轻便。缺点在于仅适用比较轻型的场合，对3C行业是优点；刚性较直角坐标要差。控制趋于复杂；精度控制难度加大。

第三阶段是仿生机器人，仿生设计，无限关节与自由度。外形类似蜈蚣和象鼻。其特点主要有自由度更大，更为灵活；可以绕过障碍物，进行精细作业；未来非常有价值的应用。