Как выбрать промышленного робота: нагрузка, вылет, шесть осей или SCARA

Что такое манипулятор и какие они бывают

Промышленный робот-манипулятор состоит из руки с несколькими осями вращения, контроллера и инструмента на фланце. Обычно выделяют шесть основных типов: шарнирные, декартовы, цилиндрические, сферические, SCARA и дельта-роботы. На практике в малом и среднем цехе выбирают между двумя: шестиосевым шарнирным и SCARA. Дельта-роботы (параллельные) быстро перекладывают мелочь на конвейерах упаковки, а декартовы портальные работают как координатный стол с захватом.

SCARA представили в 1981 году Sankyo Seiki, Pentel и NEC: робота разрабатывали под руководством профессора Хироси Макино из Университета Яманаси, первый прототип построили в 1978 году. Название расшифровывается как Selective Compliance Assembly Robot Arm: рука жёсткая по вертикали и допускает небольшую податливость в горизонтальной плоскости, и это помогает вставлять штифт в отверстие без заклинивания. В каталоге ISRobotics, российского поставщика, все 11 моделей SCARA четырёхосевые, грузоподъёмность от 2 до 20 кг, повторяемость ±0,02 мм у шести моделей и ±0,05 мм у одной, страна производства Китай.

Модели для сравнения порядка величин

Паспортные данные ниже взяты со страниц производителей. Повторяемость показывает, насколько точно рука возвращается в одну точку по ISO 9283. На положение детали в захвате она не влияет, это определяют базирование и оснастка.

Серия FANUC M-20 включает ещё M-20iB/25 (25 кг, 1853 мм) и M-20iB/35S (35 кг, 1445 мм): при одинаковой нагрузке вылет у моделей разный, и это не недочёт каталога. Короткая рука сильнее на конце, длинная покрывает большую зону.

Как подобрать по нагрузке и вылету

Нагрузка на фланце складывается из трёх частей: вес детали, вес захвата с пневматикой и кабелями, запас. Запас нужен потому, что паспортная цифра относится к определённой геометрии, а рука с грузом на конце тянет момент пропорционально расстоянию. Возьмите запас 20–25%: это практическое правило интеграторов, нормативом оно не закреплено.

Пример на условной детали. Заготовка весит 18 кг, двухпозиционный захват для смены детали в станке с автоматикой 4 кг, итого 22 кг на фланце. С запасом 25% нужно иметь 27,5 кг, поэтому модель на 25 кг не подходит, а на 35 кг подходит. Теперь вылет. Допустим, патрон станка находится в 1,5 м от оси основания. У M-20iD/35 вылет 1831 мм, и рабочая точка находится на 82% от предела. У границы зоны рука вытянута, и ориентация захвата ограничена. Практическое правило: точки, которые нужно достать, стараются держать внутри 70–80% вылета. Здесь это 1,28–1,46 м, и мы на грани. Выход: сдвинуть основание ближе к станку или, если места хватает, поставить робота на пьедестал.

Российские модели и что о них известно

Обзор Robotrends перечисляет несколько российских производителей: Хамстер Роботикс с моделями HR-03, HR-05 и HR-10, Арипикс Роботикс с манипуляторами на 2 и 10 кг, BID Technologies с линейкой Birbi (в том числе SCARA Birbi S-1 и S-1 PRO), «Эйдос-Робототехника» с шестиосевым A12. Дата обзора на странице не указана, а подробных характеристик в нём нет, их берут с сайтов производителей.

Из тех, чьи данные удалось сверить, RusRobot (Челябинск) публикует паспортные цифры: RR 60-2100 на 60 кг и 2100 мм, RR 120-2900 на 120 кг и 2900 мм. Компания указывает, что разработка идёт с 2019 года, а программа управления роботами в 2025 году внесена в реестр отечественного ПО под номером 27846. Реестровую запись на сами манипуляторы в Реестре российской промышленной продукции Минпромторга мы не проверяли: если нужен статус российского оборудования для закупки или субсидии, запросите номер записи у производителя и сверьте его в реестре.

У RusRobot в открытых данных модели от 60 кг, то есть класс для тяжёлых деталей. Для лёгких задач на 5–20 кг отечественные модели в обзоре Robotrends упомянуты (например, манипуляторы на 2 и 10 кг), но паспортные данные мы не сверяли: запрашивайте их у производителей.

Сколько стоит ячейка

Прайс-листов на манипуляторы производители публично не размещают, поэтому ниже учебный пример структуры сметы, а не прайс. Все суммы условные: замените их котировками.

В этом примере робот занимает треть сметы. Доля зависит от задачи: у паллетирования подачи почти нет, у обслуживания станка она велика.

Как перевести эту смету в срок окупаемости, показано в статье про роботизацию загрузки станков, а варианты без ограждения разобраны в материале про коботов.