- 协作机器人：描述的是机器人与人类如何互动的安全特性。
- 并联机器人：描述的是机器人机械结构的构型形式。
一个机器人可以同时是“协作机器人”和“并联机器人”,但更常见的是它们是独立的概念。
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协作机器人
核心定义
协作机器人，简称“协作臂”或“Cobot”，是一种专门设计为能够与人类在同一工作空间内近距离、安全地协同工作的机器人，它的核心设计理念是安全、易用、灵活。
核心特征与设计理念
- 人机协作：这是其根本目标，机器人不再是隔离在围栏里，而是可以成为人类的“同事”或“助手”。
- 本质安全：这是协作机器人区别于传统工业机器人的最大特点，它通过各种设计手段来确保与人类接触时的绝对安全。
- 力矩传感：在机器人的关节中安装高精度力矩传感器，一旦检测到遇到异常阻力（比如撞到了人）,机器人会立即停止或反向运动。
- 轻量化设计：机器人本体通常采用轻质材料（如铝合金），减小了其质量和惯性,碰撞时造成的伤害更小。
- 柔顺控制：通过软件算法，让机器人 movements 变得“柔顺”，在遇到阻力时能顺应外力,而不是强硬对抗。
- 低运行速度：通常将最大运行速度限制在一个安全的范围内。
- 视觉/触觉传感器：通过3D视觉传感器、皮肤状传感器等，实时监测周围环境,预测并避免碰撞。
- 易于编程：通常采用拖拽示教、图形化界面等直观的编程方式,无需专业的机器人工程师也能快速上手。
- 灵活部署：体积小、重量轻，可以方便地安装在工作台上、地面上，甚至倒置在天花板上,快速适应不同的生产需求。
典型应用场景
- 装配与检测：协助工人进行精密零部件的抓取、放置和检测。
- 打磨与抛光：处理重复性高、粉尘大的打磨工作。
- 机床上下料：在数控机床旁,为机床自动装卸工件。
- 包装与码垛：完成物料的装箱、封箱和码垛。
- 实验室自动化：处理试管、移液等精细操作。
代表厂商：优傲、发那科、ABB、KUKA、节卡、遨博等。
并联机器人
核心定义
并联机器人，也称为并联机构，是一种其动平台通过多个独立的运动链（分支）连接到静平台上的机器人，它与串联机器人（如常见的六轴机械臂）的结构完全相反。
- 串联机器人：像人的手臂，一个关节连着一个关节，运动是累积的，基座 -> 大臂 -> 小臂 -> 手腕。
- 并联机器人：像一个并联的蜘蛛或吊桥，动平台通过几根“腿”（连杆）同时与静平台相连。
核心特征与优缺点
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优点：
（图片来源网络，侵删）- 高刚度、高精度：由于载荷由多个连杆分担，结构刚度极高，受力变形小，因此重复定位精度非常高,可以达到微米级。
- 高承载能力：相对于自重,并联机器人可以承载非常重的负载。
- 运动速度快、加速度大：驱动部件通常安装在固定的静平台上，动平台质量小，惯性小,可以实现非常快的启停和高速运动。
- 误差不累积：串联机器人的误差会从基座累积到末端，而并联机器人的误差在各个分支内部,不会在末端显著放大。
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缺点：
- 工作空间小：其工作空间（可达范围）通常比较复杂且相对较小，像一个“沙漏”或“苹果核”的形状。
- 运动学解算复杂：正解（已知关节角度求末端位置）非常复杂,计算量大。
- 灵活性较差：通常只有有限的自由度（多为3-4个）,姿态调整能力不如串联机器人。
- 结构设计复杂：连杆之间容易发生干涉,设计和制造难度较大。
典型应用场景
- 高速分拣与包装：利用其极致的速度和加速度，在食品、医药、电商等行业进行高速抓取和分拣（如“Delta机器人”）。
- 精密加工与操作：作为高精度机床的“主轴头”或用于精密的激光焊接、切割。
- 医疗手术：用于手术辅助机器人,提供高精度的定位和操作。
- 模拟运动平台：飞行模拟器、汽车驾驶模拟器等，用于模拟颠簸、倾斜等运动。
代表机型：Delta（Delta机器人，最经典的并联机器人）、Stewart平台（六自由度并联平台，常用于飞行模拟器和振动测试）。
核心区别与对比总结
| 特性维度 | 协作机器人 | 并联机器人 |
|---|---|---|
| 定义核心 | 安全交互模式 | 机械结构构型 |
| 关注点 | 人机协作的安全性、易用性 | 运动学性能（速度、精度、刚度） |
| 结构形式 | 绝大多数是串联结构（6轴或7轴） | 并联结构（Delta, Stewart等） |
| 主要优点 | 安全、灵活、易用、部署快 | 高速、高精度、高刚度、大负载 |
| 主要缺点 | 速度和精度通常低于专业工业机器人 | 工作空间小、运动学复杂、灵活性差 |
| 典型应用 | 装配、打磨、上下料（与人协同） | 高速分拣、精密加工、模拟器 |
| 与人的关系 | 必须与人类近距离协作 | 通常用于自动化产线，与人隔离 |
它们可以结合吗？
理论上可以，但实践中非常罕见。
你可以想象设计一个“并联构型的协作机器人”，它具备并联机器人的高精度和刚度,同时又有协作机器人的安全特性。
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这种结合面临巨大挑战：
- 成本：并联机器人本身结构复杂，再加上力矩传感器等安全部件,成本会极高。
- 控制难度：将并联机器人的复杂运动学与协作机器人的柔顺控制算法结合,是巨大的技术挑战。
- 实用性：并联机器人通常工作空间小，且追求极致速度，在与人协作的场景下，其高速特性反而可能带来更大的安全风险,需要更复杂的制动和避障系统。
目前市场上的主流产品是：
- 串联协作机器人：如UR、节卡等，它们在保证安全的同时，提供了足够大的工作空间和灵活性,完美契合协作场景。
- 高速并联机器人：如各种Delta机器人，它们被集成在自动化产线中，在隔离的环境里发挥其高速高精度的优势,与人类没有直接的物理交互。
希望这个详细的解释能帮助你彻底理解协作机器人和并联机器人的区别与联系！
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