半個世紀以來，機器人一直是工業 3。0（前數字自動化時代）的核心。隨著世界過渡到工業 4。0 的數字自動化時代，它們將同樣重要，甚至更重要。

大型六軸鉸接機器人焊接汽車和卡車車身的形象在 1970 年代和 80 年代成為流行的想象。從那時起，鉸接式機器人透過對機器人本身的許多改進以及更多末端執行器（手臂末端工具）的開發，遍及重工業並超越重工業，以滿足對靈活自動化的更廣泛需求。

鉸接式機器人用於醫療保健、食品和飲料、鍊鋼和倉儲等各個領域——只要有重複性或環境或符合人體工程學的挑戰性任務，就可以更快、更可靠和或更經濟高效地完成任務。

最初，這場機器人革命為汽車製造商等主要製造商提供了更大的規模經濟，但對大多數中小型企業沒有任何幫助。笛卡爾機器人（線性）、SCARA 和 delta 機器人以及協作機器人的最新發展使幾乎任何規模的企業都可以使用自動化。

每種型別的機器人都有優點和侷限性。對於機器人技術的新採用者來說，瞭解這些可能性和陷阱很重要。

機器人帶有 1-7 個軸，每個軸提供一個自由度。兩軸笛卡爾龍門架通常在 XY 或 YZ 軸上繪圖。三軸機器人具有三個自由度，並透過 XYZ 軸執行其功能。這些小型機器人在形式上是剛性的，不能傾斜或旋轉，儘管它們可以附有可以旋轉或旋轉或適應小型有效載荷形狀的工具。四軸和五軸機器人具有額外的旋轉和傾斜靈活性。六軸關節機器人有六個自由度——可以靈活地向任何方向移動物體或向任何方向旋轉物體。當應用程式需要對物件進行復雜操作時，通常會選擇後一種型別。第七軸允許在一個軸上擴充套件範圍。換句話說，它允許六軸關節機器人位移。

笛卡爾機器人

笛卡爾機器人或線性機器人由一組線性執行器組成，有時還包括位於手臂末端的旋轉執行器。笛卡爾機器人是完全適應的。每個軸的行程和大小可以根據應用程式進行定製。它的作用範圍和有效載荷是相互獨立的，而不是相互交織的。線性軸有多種設計，可進一步適應其執行的功能。例如，齒形帶致動器允許高速度，而滾珠絲槓致動器允許高精度和高進給力，拾取速率高達 100/min 是相當典型的。

這些搬運系統的適應性使其價格最佳化，適用於不需要關節機器人靈巧性的各種直接應用。這可能涉及極輕到極重的部件放置、分類或裝箱、裝置檢查等等。笛卡爾機器人的另一個主要優勢和區別在於其出色的空間經濟性。它允許完全訪問它佔用的足跡。沒有死空間或奇點。安全要求不那麼嚴格，因此成本較低，因為機器人的工作範圍僅限於其較小的工作區域。

由於執行器沿工作空間座標系軸移動，電機位置的插值不是確定空間中機器人手臂末端位置的強制性要求。換句話說，不需要反向運動學的計算。系統 PLC 通常可用於直接控制每個軸，無需新增第二個控制器。

笛卡爾機器人的主要限制是比較不靈活。它將輕鬆適應三個軸和第四個旋轉軸的線性運動。但是，必須新增運動控制器才能執行更復雜的同步任務，例如 CNC。笛卡爾機器人很少用於沖洗環境，因為它們不能提供足夠的防水保護。

最後，笛卡爾機器人如果在沒有單獨的運動控制器的情況下使用，可能需要比其他機器人型別更多的程式設計時間。示教器不太常見，因此序列程式設計必須在 PLC 中完成，每個軸都單獨定址和除錯。

SCARA 機器人

SCARA（選擇性順從關節式機械臂）機器人專為輕型應用而設計和最佳化。它們是鉸接式機器人的簡化版本。它們非常擅長將元件插入公差嚴格的空間等功能，同時在此類運動中保持其剛性，這使它們成為拾取和放置應用以及小零件處理中具有成本效益的選擇。使用製造商提供的示教器，程式設計和除錯相對簡單快捷。

SCARA 機器人需要專用的機器人控制器，並且通常僅限於三個軸。它可能是可以使用其全部功能（三個或四個自由度）的最佳解決方案。如果工作只需要兩個（例如水平和垂直運動），SCARA 機器人就不能簡化為雙軸系統，從成本和效能的角度來看，它都沒有笛卡爾龍門式機器人那麼有吸引力。與多關節機器人一樣，SCARA 機器人的佔地面積也比工作區延伸得更遠，從而導致裝置內部和周圍功能空間的損失。

臺達機器人

Delta 機器人主要以速度著稱，揀選速度高達 300/min。其安裝型別將其置於其工作區域上方，從而限制了佔地面積的損失。它通常與視覺系統配合使用，可以在更復雜的分揀和包裝應用中隨機挑選物品。就像關節式和SCARA機器人一樣，它通常會配備一個示教器，以便於程式設計。

Delta 機器人的有效載荷能力通常遠低於替代技術，而且其反向三腳架設計使其不如其他機器人選項穩健。

delta 機器人的工作範圍有限，因為它的設計不允許長距離。與笛卡爾機器人和 SCARA 機器人一樣，delta 機器人通常僅限於四軸，無法提供關節機器人的靈活性。

協作機器人

透過允許工人和機器人之間的直接協作，協作機器人（cobots）為我們對如何將自動化整合到工業中的理解增加了一個維度。

協作機器人可以是鉸接式、笛卡爾式、SCARA 或 delta 機器人，但大多數都被歸類為鉸接式機器人。它們的有效載荷能力為 4-35 公斤。協作機器人與其他機器人的不同之處在於它們內建的安全功能，允許與人類直接互動，而無需防護罩、安全窗簾或其他安全功能。

由於它們不需要固定的外部安全屏障，一些協作機器人可以安裝在移動平臺上，去任何需要的地方。需要注意的是，必須對應用程式進行安全評估，雖然協作機器人本身可能是安全的，但如果在其手臂末端使用的工具是鋒利的，則可能需要外部安全屏障。

協作機器人的最大價值在於，它們可以將熟練員工從工作中的瑣碎方面解放出來，專注於高價值方面。例如，在需要靈巧的人機互動的複雜裝置組裝中，協作機器人可以執行簡單的搬運或製造任務以支援工人，然後他們可以專注於充分利用他們的技能或知識的工作部分。

各種機器人技術的普及使各種規模的企業都能獲得工業 4。0 和數字自動化的好處。機器人的最佳選擇通常歸結為最適合的機器人——不僅在應用的技術要求方面，而且從生產力、工廠安全、空間利用、成本等相關問題的角度來看。