3. Omron机器人产品体系与选型

在Omron的机器人协同控制工程中，选型不是简单地“挑一台机器人”，而是把工艺动作、节拍要求、安装空间、控制器接口和后续协同逻辑一起纳入判断。Omron目前主推的工业机器人本体大致可分为四类：SCARA水平多关节机器人、六轴垂直多关节机器人、Delta并联机器人，以及协作机器人（如TM系列）。它们各自的结构决定了运动自由度、刚性、速度、工作空间形状和典型应用场景，也直接决定了与NJ/NX系列控制器、Sysmac Studio以及EtherCAT网络的集成方式。

一、四类本体的结构特性与典型定位

SCARA机器人具有两个水平旋转关节、一个垂直直线关节和一个末端旋转轴，通常为4轴结构。它的优势在于水平面内快速定位、重复精度高、Z轴刚性好，适合平面内的搬运、点胶、锁螺丝、插件等动作。由于第一、第二关节在水平面内运动，其工作空间在俯视方向上呈扇形或环形，垂直方向行程相对有限。SCARA的负载一般从1kg到20kg不等，臂展常见400mm、600mm、800mm等级，选型时要特别注意偏置负载和Z轴下压时的力矩。

六轴机器人拥有六个旋转关节，能够在三维空间中实现任意位姿，适合需要复杂姿态调整的工艺，如焊接、涂胶、码垛、机床上下料、视觉引导抓取等。六轴本体的工作空间近似球形或椭球形，负载范围从3kg到上百公斤。与SCARA相比，六轴在相同臂展下姿态更灵活，但水平快速定位的节拍通常不如SCARA，且对控制器的轨迹规划和奇异点处理要求更高。

Delta机器人采用并联结构，三条或四条主动臂通过静平台驱动动平台，实现高速的X/Y/Z三轴平移，部分型号带末端旋转轴。它的最大特点是速度快、加速度高、结构轻，常用于食品、药品、电子行业的小件高速分拣和包装。Delta的工作空间是一个倒锥形或类似球缺的立体区域，负载通常较小（1kg～8kg），对视觉引导和动态抓取配合要求高。

协作机器人以TM系列为代表，强调人机共融、安全力矩限制、拖动示教和图形化编程。它的关节通常带有力矩传感器，碰撞时能快速停止，适合人机混线、小批量多品种、实验室自动化和柔性装配。协作机器人的负载一般在4kg～14kg，工作半径500mm～1300mm，速度低于传统工业机器人，但部署灵活、编程门槛低，可直接与Omron NJ/NX控制器通过EtherCAT或EtherNet/IP协同。

二、控制器接口与协同控制关系

Omron机器人本体通常不单独作为“孤岛”使用，而是通过控制器与NJ/NX系列机器自动化控制器协同。SCARA、六轴和Delta多采用EtherCAT作为实时运动总线，由NJ/NX控制器统一进行轴组插补、I/O联动和视觉触发；协作机器人TM系列则同时支持EtherCAT和EtherNet/IP，既可作为独立控制器使用，也可作为从站接入NJ/NX，实现与伺服、变频器、视觉系统的同步。

在Sysmac Studio中，机器人通常以“轴组”或“机器人控制指令”的形式出现。例如，使用MC_MoveLinear、MC_MoveCircular等运动指令控制六轴或SCARA的TCP轨迹；Delta机器人则常配合MC_PickAndPlace或视觉触发指令完成动态抓取。协作机器人可通过TM Flow或TMcraft进行图形化编程，再通过EtherCAT与NJ/NX交换启动、停止、模式切换和状态字。

接口匹配时要重点确认三件事：第一，通信周期是否满足节拍，例如EtherCAT通常为1ms或2ms，Delta高速分拣可能需要更短的视觉触发周期；第二，控制器支持的轴数是否足够，多机器人协同要预留轴组资源；第三，安全信号如何接入，协作机器人虽有力矩限制，但急停、安全门、安全光幕仍需通过安全I/O或FSoE接入。

三、负载与工作空间匹配方法

负载匹配不能只看铭牌额定负载。实际选型时，末端负载包括夹具、工件、气管、线缆和视觉相机的总质量，还要考虑重心偏移产生的力矩。以SCARA为例，若额定负载为5kg，但末端重心偏离法兰中心100mm，实际允许负载可能下降到3kg左右。六轴机器人则要同时校核J4、J5、J6轴的允许力矩和惯量，尤其是抓取长条形工件时，转动惯量会显著放大。

工作空间匹配建议采用“可达性+姿态+干涉”三步法。第一步，在机器人厂商提供的选型软件或Sysmac Studio的3D仿真中导入工件和夹具模型，确认目标点是否在可达范围内；第二步，检查目标点对应的姿态是否接近奇异点，六轴机器人在腕部关节接近同轴时容易出现速度突变；第三步，检查机器人本体、夹具、周边设备之间是否存在干涉，尤其是Delta机器人的倒锥形空间上方和SCARA的Z轴下方。

下面给出一个简化的选型检查表示例，用于在项目初期快速筛选本体类型。表中参数为示例假设，实际项目应以厂商样本和仿真结果为准。

四、从选型到协同控制的落地要点

完成本体选型后，下一步是把机器人参数映射到Sysmac Studio的轴组配置中。需要录入的关键参数包括：机器人类型、臂展、减速比、最大速度、最大加速度、软限位、工具坐标系和工件坐标系。对于SCARA和六轴，通常使用厂商提供的ESI文件导入EtherCAT从站；对于Delta，还要配置视觉触发偏移和传送带跟踪参数；对于协作TM，则要确认安全配置和拖动示教模式是否与NJ/NX的自动模式互锁。

实际调试时，建议先用低速单轴点动确认方向与限位，再逐步提高速度并观察跟随误差。若出现节拍不达标，优先检查负载是否超限、加速度是否被安全限制、EtherCAT周期是否与视觉处理时间匹配。若出现轨迹抖动，则检查奇异点、惯量比和滤波器设置。只有把本体特性、控制器接口和负载/空间匹配三者对齐，后续的机器人协同控制才有稳定的基础。