文/新戰略機器人全媒體
說起直角坐標型機器人，很多人或許并不將其稱之為機器人，但從廣義上來講，它也可以算作機器人的一種。根據市場應用情況，直角坐標機器人在中國市場應用占比最大，應用場合也更為廣泛。
直角坐標型機器人作為工業機器人中系統結構最為簡單的一類，因其成本較低，并可以根據不同情況進行靈活組裝，而被廣泛應用于點膠、注塑、噴涂、碼垛、搬運、上下料等常見的工業生產領域。目前，我國使用的工業機器人中40%左右為直角坐標機器人。
直角坐標型機器人的應用與優勢
直角坐標型機器人又稱單軸機械手，工業機械臂，電缸等，是以XYZ直角坐標系統為基本數學模型，以伺服電機、步進電機為驅動的單軸機械臂為基本工作單元，以滾珠絲桿、同步皮帶、齒輪齒條為常用的傳動方式所架構起來的機器人系統，可以完成在XYZ三維坐標系中任意一點的到達和遵循可控的運動軌跡。
直角坐標型機器人因末端操作工具的不同，可以非常方便的用作各種自動化設備，完成如焊接、搬運、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測、探傷、分類、裝配、貼標、噴碼、打碼、（軟仿型）噴涂、目標跟隨、排爆等一系列工作。應用對象涉及電子、機械、汽車、食品等諸多行業。
相對于關節型機器人而言，直角坐標型機器人不僅結構簡單，而且成本低廉。直角坐標型組合方式靈活多樣，可以組裝成單軸到多軸的機械手，如龍門式、懸臂式、壁掛式等，也可根據不同的負載、行程、功能及特殊空間要求，為客戶訂制所需求產品。同時，X、Y、Z三軸基礎上可以擴展旋轉軸和翻轉軸，構成五自由度和六自由度機器人，或者作為專業自動化機械中的直線定位系統。
相較于人工，直角坐標型機器人有無可比擬的優勢。直角坐標型機器人運行速度快，重復定位精度高，可有效節省人工成本、快速提升產能，適合大批量生產，可縮短交貨周期，能確保產品質量的穩定性、均勻性與一致性，生產制造出來的產品保障性更高。
據最新數據統計顯示，2014年，大部分直角坐標型機器人廠家的銷量都實現了較大程度的增長。去年一年直角坐標型機器人在我國的銷售量達1.80萬臺，總產值1.62億元，同比增長30%。目前，中國使用的工業機器人中40%左右為直角坐標型，直角坐標型機器人是中國工業機器人市場上銷量最大的機器人類型。
模仿--改進--原創 直角坐標機器人進化三步驟
在中國，直角坐標型機器人的發展史已經有二十余年，基本已經實現了試驗、引進到自主開發的轉變。國產的直角坐標型機器人的實力雖然還不能與外資的品牌相比，但直角坐標型機器人是目前國產率最高的工業機器人。在中國這個機器人需求大市場中，綜合各方因素考慮，對于很多企業，尤其是下游應用企業來說直角坐標型機器人顯然是個不錯的選擇。
“由于歷史的原因，我國的單軸機器人主要經歷了三個階段，模仿--改進--原創。但現階段，國內單軸和直角坐標機器人大部分還處于模仿階段，如果我們不能進行原創性的產品研發和設計，那我們就不可能成長出一流的單軸和直角坐標機器人品牌。”深圳銀光董事長肖新春對新戰略機器人全媒體記者介紹。
深圳威洛博總經理吳雪亮也表示了同樣的觀點：“目前，我國的線性機械手主要以模組銷售為主，這是產業發展的第一階段，也是國產品牌立足和努力的階段，未來，威洛博希望通過品牌塑造走上第二個階段——銷售整機坐標機器人及可靠性方案。”
國產直角坐標機型器人的機遇和挑戰
現階段，直角坐標機器人最熱門的應用空間在于3C電子市場，直角坐標型機器人在3C行業的銷量占據整體銷量的半壁江山。除3C行業之外的應用領域，如食品、醫藥、注塑、機械等領域對直角坐標型機器人的需求亦逐年攀升。
國內直角坐標型機器人企業正快速崛起，但受制于成本高、規模小、技術含量不足等因素，與已經有三十余年積淀的外資品牌仍存在差距。中國大部分直角坐標型機器人的速度、精度、穩定性都不及外資品牌，并且其控制系統都需要從國外進口。據有關統計數據顯示，2014年中國市場上，直角坐標型機器人國產占比42.22%，其余的57.78%全部為外資品牌占據。
在生產加工過程中，由于加工的精度、型材的剛性，以及關鍵零部件的采購單價等一些硬傷，所以與多關節機器人在實現國產化時所遭遇的尷尬相同，直角坐標型機器人的部分關鍵零部件也需要依賴進口。由此可見，在趕超外資的道路上，國產的直角坐標型機器人的道路依然困難重重。
所幸的是，國產直角坐標機器人企業都已經看到問題，紛紛從多個方面加強自主開發的能力，并立志于打造屬于自己的品牌產品，倚重于價格大戰的風氣逐漸被遠離。如深圳銀光開始尋求與國產優秀控制器廠商合作；深圳威洛博不搞直銷，而是打造國產品牌形象；東莞凱寶也與外資企業合作等。
未來直角坐標可朝向模塊化發展
隨著直角坐標機器人的不斷發展，未來延伸到模塊化機器人。
模塊化工業機器人由若干功能單元(模塊)組成，這些模塊之間具有友好的機構連接接口和電氣連接接口，可以快速地實現結構樣式的變更，功能的轉換、重構及擴展。
模塊化工業機器人主要包含三個階段。第一階段是直角坐標機器人，是模塊化的初級階段，主要由X，Y，Z三軸直交組合而成。直角坐標機器人的優點在于： 可由單軸模組快速組合和重構；算法簡單，通常通過直線差補和圓弧插補即可實現空間曲線和軌跡；精度高，成本低，可直接嫁接到自動化設備和生產線中。不過，直角坐標機器人的缺點在于本體結構缺乏柔性，空間利用率低；工作死角區域大，狹小空間無法進入， 容易與周圍物體發生干涉和碰撞；行程變更難度大。不可逆轉。
第二階段是可擴展串聯機器人，一般由三到六個關節模塊組成，臂長可以調節或更換。其優點包括可根據現場需要選擇軸數和調節臂長；空間利用率高，可深入狹小空間；本體輕型化后，比傳統機器人更為輕便。缺點在于僅適用比較輕型的場合，對3C行業是優點；剛性較直角坐標要差。控制趨于復雜；精度控制難度加大。
第三階段是仿生機器人，仿生設計，無限關節與自由度。外形類似蜈蚣和象鼻。其特點主要有自由度更大，更為靈活；可以繞過障礙物，進行精細作業；未來非常有價值的應用。
