目前市面上有种类繁多的定位器可供选择，它们具有不同的轴数、负载能力和配置方式。那么，如何判断哪一款定位器能满足您的应用需求呢？

以下是对机器人定位器的概述—包括它是什么以及您需要了解的相关知识。

挑选适合您应用的工业机器人已经够难了。在找到最符合您需求的机器人之前，您可能已经研究过数十种不同的机器人型号，考虑了机器人的最佳工作范围、最佳负载能力、最佳品牌等因素。

就在您以为所有决策都已做出，可以开始自动化流程时，新的问题又出现了：我需要一个机器人定位器吗？

如果您是与经验丰富的机器人供应商合作，您可能会倾向于让他们来帮您做决定。他们的专业意见无疑对您做出正确选择至关重要。然而，更加合适的是您自己熟悉机器人定位器的相关细节。

如果使用得当，定位器可以显著提升机械臂的能力。即使只掌握一点相关知识，也能确保您从机器人应用中获得最大效益。

本文提供了关于机器人定位器的整体指南，为您提供了足够的信息，助您做出明智的决策。

什么是机器人定位器？

工业机器人定位器（又称工件定位器）是一种可编程的多轴机械装置，它与工业机器人协同工作，从而扩展机器人的功能。工件被安装在机器人定位器上，其运动可以独立于机器人进行控制，从而提升系统的灵活性。

工件定位器具有多种尺寸、类型和配置方式，从最简单的单轴转台，到由多个可编程轴组成的高度定制化复杂组合，应有尽有。

工件定位器的基本用途是扩展机器人的工作空间。这使得它们与其他辅助轴类似，比如将机器人本身安装在直线轨道、弧形轨道或龙门起重机上。然而，与这些辅助轴不同的是，移动的是工件本身，而不是机器人。关于如何使用离线编程配合任何辅助轴的指南，请参阅我们之前的文章。

您的应用是否适合使用机器人定位器？

在考虑是否使用定位器时，首先需要判断您的应用场景是否适合。许多机器人应用并不需要额外的自由度（DOF），仅靠机器人本身就可以完成任务。

思考这个问题可以从：“我目前在这个应用中是否受到机器人工作空间的限制？”开始入手

如果答案是肯定的，那么就值得研究一下定位器（或其它辅助轴）是否适合您。

定位器最常被使用的典型应用场景包括：机器人焊接和机器人加工。在这些任务中，机器人自身的全部6个自由度都被用来精确地定位工具。从不同角度接近工件的操作空间非常有限。因此，在焊接或加工几何形状较复杂的零件时，通常需要使用定位器。

其他常见的应用还包括喷涂、涂装和检测等。

使用机器人定位器的三个隐藏优势

扩展机器人的工作空间无疑是选择定位器的一个极具说服力的理由。然而，还有一些隐藏优势：

1. 并行加工——某些定位器允许在相对的两侧安装多个工件。这样，就可以像ABB的这个例子所示，通过多台机器人同时进行两个或更多的操作。
2. 占地面积更小——尽管这与直觉相悖，但与例如将工件摆放在工作台上并使用其他类型辅助轴的方式相比，定位器实际上可以减少机器人工作单元所占用的地面空间。
3. 承载能力高——一些定位器能够处理巨大而沉重的工件。无论您的任务是什么，很可能都有能够胜任该负载的定位器。

5种常见的机器人定位器类型

有许多类型的机器人定位器，但以下是最常见的类型：

1. 转台

转台是最基础类型的定位器，安装在地面或工作台上，仅能绕单一轴（垂直轴）旋转工件。它们常用于机器人铣削加工中。

• 单轴定位器

转台只是单轴旋转定位器的一种特定类型。然而，单轴定位器几乎可以适用于任何方向。最常见的类型是将工件绕水平轴旋转，其工作方式类似于车床。

• 主轴箱与尾座

如果您的工件过长或过重，不适合使用单个定位器，一种常见的解决方案是将两个单轴定位器组合使用，分别固定在工件的两端（称为主轴箱和尾座）。通过同步控制，它们的编程难度与使用单个定位器相当。

• 多轴定位器

到这里就变得复杂了。你几乎可以找到任何配置和方向的定位器。最简单的定位器在同一设备上集成了两个可编程轴，而最复杂的定位器则可以根据需求定制出几乎任意数量的轴。

• 三轴（摩天轮式）定位器

一种非常常见的多轴定位器类型是“摩天轮式”定位器。它包含三个可独立工作的可编程轴。为了正常运行，这些轴需要保持平衡，即两侧的重量要相同，这通常意味着两侧放置的是同类型的工作件。

如何为您挑选最合适的机器人定位器

最适合您的定位器将取决于您应用场景的具体需求。您需要考虑以下问题：

• 我们有多少空间可以安装机器人和定位器？
• 我们的工件几何形状是怎样的？
• 工件是否过大或过重，单个定位器无法承载？
• 哪种类型的定位器最为适用？
• 定位器需要承载多大的负载？

在确定最适合的定位器类型后，您可以查看各种机器人定位器制造商的产品，以找到合适的型号。

RoboDK软件中已在机器人库中集成了来自ABB和KUKA的多种定位器。

不过，我们也很乐意根据您的需求，将更多定位器供应商的产品集成到 RoboDK中。

您还可以自行创建定位器，并将其与机器人进行同步。使用RoboDK软件，您还可以根据您的偏好设置优化外部轴的运动。

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举例来说，机械工程学中的学术教授或工程师可能只会谈到运动学奇点。他们可能认为另一种类型是不切实际的。然而，对于机器人伦理学或新闻学的教授来说，可能会更加关注“技术”或“机器人奇点”，以及它对人类的影响。

在机器人学中，”奇点”这个词究竟是什么意思？

这两种类型中，哪种更值得关注？

为什么奇点如此令人担忧？

下面对这两个概念进行了清晰的比较。

什么是奇点？

简单来说，奇点是指数学或系统规则“出现异常”的条件，例如，用于描述系统正常运行的数学方程出现故障，此时系统停止按预期运行。

奇点在物理学中是经常发生的。这是因为数学是精确的，而物理世界却不是。

例如，黑洞是宇宙中的一个点，数学上应该存在无穷的引力。我们不知道这是否真的成立（是否存在无穷的引力），因为我们从未进入过黑洞来测量其中的引力。

一个更贴近生活的例子是浴室洗手池（或其他任何水槽）中的排水口。数学上，水应该在排水口中心无限快地流动，这就是一个奇点。但水无法无限快地流动，因此在这一点上数学失效了。

机器人奇点与运动学奇点：基本概念

在机器人学中，我们谈论两种类型的奇点：机器人（或技术）奇点和运动学奇点。

机器人奇点，或技术奇点，指的是机器人和人工智能变得如此复杂，以至于超越或与人类无法区分。此时，生活和社会的“规则”或法则会瓦解，创造出新的现实。

运动学奇点是指机器人工作区域中特定位置导致其丧失一个或多个自由度，从而限制了其运动。这是因为控制机器人的数学需要其中一个关节无限快速运动或变得无限硬。

为什么了解两者之间的区别很重要？通过了解二者在机器人学中重要的概念，您可以更好地利用机器人技术，并对机器人的使用做出更明智的决策。

机器人奇点：当机器人主导时

“机器人奇点”是对更正确的术语“技术奇点”或“人工智能奇点”的统称。

机器人奇点是一个假设的时间点，在这个时间点，技术发展迅速，以至于变得难以想象的复杂。此时，我们现有的所有模型和框架以及生活的方式都会瓦解。我们将不得不创造一种全新的存在方式，可能会由技术自身来管理。

我们需要理解机器人奇点的影响，因为它涉及伦理问题。从理论上讲，奇点可能会很快到来，并且几乎没有任何预警。因此，在设计任何先进技术时，我们需要意识到这种影响。

机器人奇点的影响是什么？

导致技术奇点的技术转变可能会导致我们生活方式的显著变化。

奇点发生后的时代被称为“后人类时代”。这意味着它不仅会重新定义我们与技术的互动方式，还会重新定义“人类”的含义。

如果我们不讨论这种理论性的奇点的影响，我们可能会盲目地迎接它。到那时，避免它将为时已晚。

一些评论家认为，随着人工智能几乎渗透到每个行业，导致奇点的“临界点”已经到来。

运动学奇点：当机器人“行为奇怪”时

运动学奇点要平淡得多。然而，对于大多数机器人用户来说，它们可能更为重要和有用。

运动学奇点发生在特定机器人系统的正向或逆向运动学方程解耦时。这意味着关节位置与末端执行器位置之间的直接关系不再存在。换句话说，如果更改关节角度，它不会以正确的方式影响末端执行器的位置。

当您的机器人移动进入或靠近运动学奇点时，它会表现出异常。有时它会卡住，需要您手动将其移出奇点。其他时候，机器人会减速或产生奇怪的动作。

了解运动学奇点是重要的，因为它们可能会破坏您的机器人编程。

运动学奇点的影响是什么？

运动学奇点对您的机器人应用可能产生广泛的影响。

最明显的影响是您的机器人动作可能变得不可预测。这可能导致机器人工作不佳，破坏产品或导致危及工人安全的危险情况。

奇点也可能使机器人编程更加困难。如果您无法确定您的机器人会按预期方式运动，您又怎么能信任它完成重要的工作呢？

一个实际的例子是机器人焊接。如果机器人在焊接时经过一个奇点，它可能会减速或加速，导致焊缝过多或减弱焊缝的强度。您可以在我们的文章《机器人焊接中避免奇点问题的5个技巧》中了解更多信息。

哪种机器人奇点应该更受关注？

我们机器人工程师通常都是非常务实的人。如果您向许多机器人学家谈论“令人担忧的技术奇点”，他们可能会认为您的担忧是危言耸听。他们可能会说您看了太多科幻电影。

在日常工作中，运动学奇点更重要，对于机器人用户来说更有用。它们直接影响机器人在特定任务中的功能。

但是两种类型的奇点都很重要。

当然，技术奇点背后的伦理问题可能只是一场有趣的哲学讨论。但这是我们所有人都需要时常进行的讨论，提醒我们在设计和使用机器人时要谨慎。

简而言之，大部分情况下，您应该更关注运动学奇点。但请不要忘记技术奇点。

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