Промышленный робот: виды, характеристики и выбор

Промышленного робота выбирают по техническим характеристикам, а его внедрение одобряют или отвергают на основе технологического процесса. Два манипулятора с одинаковой номинальной грузоподъемностью могут давать противоположные результаты в одной и той же ячейке, поскольку вылет, повторяемость, количество осей и масса определяют, что помещается в планировке и что допускает технологический процесс.

Это руководство объясняет, что стандарт определяет как промышленного робота, какие типы существуют, как читать каждое число в технических характеристиках и на какие вопросы нужно получить ответы до запроса коммерческого предложения. В примерах используется линейка QJAR, интегрированная в Бразилии компанией BR Robotics.

Что такое промышленный робот

Определение, используемое во всем мире, взято из ISO 8373 — стандарта терминологии в области робототехники, — и является тем же самым определением, которое Международная федерация робототехники (IFR) использует в статистике отрасли: промышленный робот — это многофункциональный, перепрограммируемый и автоматически управляемый манипулятор, программируемый по трем или более осям, стационарный или установленный на мобильной платформе, предназначенный для использования в задачах автоматизации в промышленной среде.

Три термина из этого определения имеют практические последствия:

Перепрограммируемый: движения меняются программой без механических изменений. Это отличает робота от специализированной машины.
Многофункциональный: один и тот же манипулятор выполняет сварку, паллетирование или перемещение грузов путем смены инструмента и программы.
Оси: каждая ось представляет собой независимое движение. Количество осей определяет возможности запястья при работе с инструментом.

Существует момент, который не отражен в определении. Согласно ISO 10218-1, сам по себе робот является неполной машиной: работу выполняет приложение, то есть робот вместе с инструментом, деталью, устройствами и защитными ограждениями. Поэтому выбор модели никогда не отделяется от проектирования ячейки, чем занимается интегратор роботов.

Рынок подтверждает темпы внедрения. По данным IFR, мировой парк работающих промышленных роботов достиг 5 миллионов единиц в 2025 году, при этом в том же году было установлено более 600 тысяч новых роботов. В Бразилии в 2025 году было установлено почти 4 300 новых роботов, что представляет собой рост на 38%, обусловленный автомобильной промышленностью.

Типы промышленных роботов

Классификация по механической структуре определяет выбор.

Тип	Структура	Где наиболее эффективен
Шарнирный 6-осевой	Три или более вращательных сустава, с запястьем на три оси	Сварка, окраска, манипулирование, загрузка станков, сборка
Шарнирный 4-осевой	Рука с фланцем, сохраняющим параллельность полу	Паллетирование и конечные этапы линии
SCARA	Два параллельных вращательных сустава, жесткий в вертикальном направлении	Сборка и pick and place легких деталей в одной плоскости
Дельта (параллельный)	Рычаги, соединенные замкнутой цепью к платформе	Pick and place с высокой тактовой частотой для легких деталей
Декартов	Три перпендикулярных линейных оси	Портальные системы и длинные ходы по прямой

Коллаборативный робот — это не тип механической структуры. Это способ применения со своими правилами безопасности, который рассматривается в сравнении коллаборативного и промышленного робота.

Как читать техническую спецификацию: пять ключевых чисел

Грузоподъемность на запястье

Это масса, которую робот перемещает на конце руки при гарантированных характеристиках. В расчет входит все, что находится после фланца: инструмент, деталь, кабели и шланги. Захват весом 9 kg вместе с деталью весом 14 kg дает суммарную нагрузку 23 kg, что уже исключает робота с грузоподъемностью 20 kg, даже если сама деталь подходила бы по весу.

Масса — не единственный ограничивающий фактор. Чем дальше центр тяжести расположен от фланца, тем больше момент нагрузки на оси запястья. Поэтому у каждой модели есть диаграмма нагрузок, и именно она является решающей, а не число с обложки каталога.

Вылет

Это максимальное расстояние, которое запястье робота может достичь от основания. Полезный объем меньше этой сферы: существует область вблизи основания, куда рука не дотягивается, а на крайних позициях робот достигает точки, но без свободы ориентации инструмента. Сварочная горелка должна подходить к стыку под правильным углом, а не просто касаться детали.

Избыточный вылет также обходится дорого. Более крупная рука занимает больше площади, весит больше и требует установки защитных ограждений на большем расстоянии.

Количество осей

При 6 осях робот свободно позиционирует и ориентирует инструмент, что необходимо для сварки, окраски и манипуляций с поворотом. При 4 осях фланец остается параллельным полу, а груз вращается только вокруг вертикальной оси, что именно и требуется при штабелировании коробок и мешков. Критерии для этого применения приведены в руководстве по палетизирующему роботу.

Повторяемость

Это разброс положения робота при многократном возвращении в одну и ту же запрограммированную точку, измеряемый согласно критериям ISO 9283. Не путайте это с точностью, которая представляет собой разницу между координатой заданной точки и фактически достигнутой точкой.

Когда точки задаются непосредственно в ячейке, важной характеристикой является повторяемость. Точность становится значимой, когда программа создается вне ячейки, в симуляции, и должна совпадать с реальным миром.

Необходимый диапазон определяется технологическим процессом. Для автоматизированной сварки тонкого листа требуются доли миллиметра или меньше. Коробка на палете допускает отклонение в полмиллиметра с запасом.

Масса робота

Определяет основание, крепление и нагрузку на пол. Модель с грузоподъемностью 6 kg весит 170 kg. Палетизатор с грузоподъемностью 800 kg весит 2 550 kg и требует фундамента, рассчитанного на динамические нагрузки, а не только на статический вес.

Линейка QJAR в цифрах

В таблице показано, как эти пять параметров сочетаются в полной линейке. Значения опубликованы производителем и доступны на сайте EVST Brasil.

Модель	Основное применение	Грузоподъёмность (kg)	Радиус действия (mm)	Число осей	Повторяемость (mm)	Масса (kg)
QJRH4-1A	Дуговая сварка	4	1 410,5	6	±0,03	150
QJR6-1400H	Дуговая сварка	6	1 456	6	±0,08	150
QJR6-2000H	Дуговая сварка	6	2 014	6	±0,08	230
QJR6-1	Общего назначения	6	1 441	6	±0,03	170
QJR10-2000	Общего назначения	10	2 001	6	±0,05	275
QJRB20-1600	Общего назначения	20	1 668	6	±0,05	270
QJR50-1	Общего назначения	50	2 012,4	6	±0,07	580
QJRB210-1	Тяжелые грузы	210	2 688	6	±0,2	1 257
QJRB15-1	Палетирование	15	1 510	4	±0,05	160
QJRB30-1	Палетирование	30	1 820	4	±0,05	205
QJRB180-1	Палетирование	180	3 153,7	4	±0,5	1 400
QJRB800-1	Палетирование	800	3 159	4	±0,5	2 550
QJRP10-1	Окраска	10	2 035	6	±0,5	370
QJR6-2700P	Окраска	6	2 701	6	±0,5	400

Три вывода, которые позволяет сделать таблица:

Повторяемость соответствует процессу. Модели грузоподъемностью 6 kg для сварки и точного манипулирования работают в диапазоне от ±0,03 до ±0,08 mm. Палетайзеры грузоподъемностью 180 kg и 800 kg работают с точностью ±0,5 mm, что более чем достаточно для штабелирования.
Соотношение массы и полезной нагрузки снижается у крупных роботов. Робот QJR6-1 весит примерно в 28 раз больше груза, который он перемещает. Робот QJRB800-1 весит чуть более чем в 3 раза больше своего груза. Промышленные роботы большой грузоподъемности представляют собой конструкции, оптимизированные под силу, и их основание должно быть спроектировано соответствующим образом.
Вылет и грузоподъемность не растут одновременно. Робот QJR6-2700P перемещает груз массой 6 kg на вылете 2 701 mm, поскольку окраска требует большого рабочего пространства при использовании легкого инструмента. Робот QJR50-1 перемещает груз массой 50 kg на вылете 2 012,4 mm.

Как выбрать: шесть вопросов перед получением коммерческого предложения

Каков технологический процесс и какую погрешность он допускает? Сварка, палетирование, окраска и загрузка станков требуют разных семейств роботов.
Какова масса оснастки на фланце и где находится центр тяжести? Инструмент учитывается с самого первого дня.
Какие точки необходимо достичь и с какой ориентацией? Ответ дает 3D-модель детали и приспособления, а не измерение рулеткой.
Каково целевое время цикла? Цикл определяет, достаточно ли одного робота и какой класс грузоподъемности обеспечит необходимую динамику.
Каковы условия эксплуатации? Брызги металла при сварке, пыль, туман краски и температура влияют на степень защиты, кабельную разводку и сертификацию.
Кто выполняет интеграцию, кто оформляет документацию по безопасности и кто обеспечивает поддержку? Ячейка должна соответствовать требованиям NR-12, и за это должен отвечать технический специалист.

Ответы не берутся из каталога. Они следуют из исследования, выполненного с реальной деталью, и именно эту работу выполняет BR Robotics, подбирая модель и компоновку ячейки.

Типичные ошибки при выборе

Выбор по номинальной грузоподъемности с игнорированием инструмента и рычага.
Покупка избыточного вылета и переплата за площадь, основание и защитные ограждения.
Требование сварочной повторяемости для паллетирования или наоборот.
Смешение понятий «повторяемость» и «точность» при планировании оффлайн-программирования.
Сравнение предложений только по манипулятору, тогда как робот — лишь одна из статей инвестиций. Статья о стоимости промышленного робота раскрывает остальные составляющие.

Частые вопросы

Что такое промышленный робот?

Согласно ISO 8373, это многофункциональный, программируемый и автоматически управляемый манипулятор, программируемый по трем или более осям, стационарный или установленный на мобильной платформе, используемый в промышленной автоматизации. На практике это рука, движения которой изменяются программой без механических доработок, и которая меняет задачу при смене инструмента.

В чем разница между 4-осевым и 6-осевым роботом?

6-осевой робот позиционирует и ориентирует инструмент под любым углом, что необходимо для сварки, окраски и сложного перемещения грузов. 4-осевой робот всегда держит фланец параллельно полу и вращает груз вокруг вертикальной оси: это типичная конфигурация для паллетирования, где меньше осей при той же задаче.

Что означает повторяемость ±0,03 mm?

Это означает, что при многократном возвращении к одной и той же запрограммированной точке робот попадает в диапазон 0,03 mm вокруг среднего положения. Это важный показатель, когда точки обучаются непосредственно в ячейке. Критерий измерения определяется стандартом ISO 9283.

Как определить, какая грузоподъемность робота мне нужна?

Сложите массу инструмента, детали и кабелей, закрепленных на запястье, и проверьте расстояние от центра тяжести до фланца. Номинальная грузоподъемность указана для конкретного условия рычага. Поэтому подбор выполняется по диаграмме нагрузки модели, а не только по цифре из каталога.

Какие бывают типы промышленных роботов?

По механической конструкции основными являются шестисекционный шарнирный робот (6 осей), четырехсекционный шарнирный робот (4 оси) для паллетирования, SCARA, дельта-робот и декартов робот. Шестисекционный шарнирный робот (6 осей) является наиболее универсальным и подходит для сварки, окраски и манипулирования. Остальные типы более эффективны в специфических задачах, таких как складирование грузов или выполнение операций pick and place с высокой частотой циклов.

Свяжитесь с BR Robotics

BR Robotics интегрирует в Бразилии роботов QJAR производства EVST и имеет штаб-квартиру в Касапава (штат Сан-Паулу). Отправьте описание процесса, детали и требуемый цикл: в ответ вы получите рекомендованную модель и компоновку ячейки. Свяжитесь с BR Robotics, посмотрите линейку роботов или ознакомьтесь с техническими данными производителя.