2. ABB机器人产品选型

ABB IRB系列机器人覆盖了从3 kg微型协作到800 kg重载搬运的完整谱系，但选型并不是“挑一个负载够大的型号”这么简单。真正决定工作站能否长期稳定运行的，是负载、臂展、精度、速度与安装方式之间的匹配关系。选型失误通常不会在空载调试时暴露，而是在满负载、高速运行或长期连续作业后以节拍不达标、定位漂移、减速机过热等形式出现。

一、IRB系列主流机型与定位

按应用场景，IRB系列可大致分为几类。小型高速机型以IRB 1100、IRB 1200为代表，负载4～7 kg，臂展0.44～0.9 m，常用于3C装配、分拣、涂胶；通用中型机型IRB 2600、IRB 4600负载12～40 kg，臂展1.65～2.55 m，是弧焊、上下料、码垛的主力；大型搬运机型IRB 6700、IRB 7600负载150～500 kg，臂展2.6～3.2 m，用于机床上下料、铸造取件、重载码垛；协作机型GoFa、SWIFTI负载5～10 kg，适合人机共线场景。选型第一步不是查参数表，而是明确工艺类型——焊接看轨迹精度，搬运看节拍与负载，装配看重复定位精度。

二、负载与臂展：两个必须同时满足的约束

负载参数有三个层次：额定负载、允许最大负载、以及负载重心偏移限制。ABB样本给出的额定负载通常对应标准重心位置（如IRB 6700的150 kg对应重心距法兰约300 mm）。当工具重心外移时，实际可用负载会显著下降。工程上常用经验判据：重心每外移100 mm，可用负载约下降10%～15%，具体以RobotStudio的负载校验为准。

臂展同样不是“够到就行”。机器人到达工作空间边缘时，关节接近极限角，速度和刚度都会下降。合理做法是让主要作业点落在臂展的70%～85%区间内。例如IRB 4600-40/2.55，臂展2.55 m，建议主要工作半径控制在1.8～2.2 m。若工件分布在2.4 m以外，即使理论上够得到，节拍和轨迹质量也会明显恶化。

三、精度与速度指标的正确理解

ABB样本中的重复定位精度（如±0.05 mm）是在特定速度、特定负载、恒温条件下测得。实际工作站中，影响最终精度的因素包括：机器人本体精度、工具TCP标定误差、工件定位误差、以及温度漂移。对于弧焊，通常要求重复定位精度优于±0.1 mm；对于精密装配，需优于±0.03 mm，此时应优先考虑IRB 1100或带绝对精度选项（AbsAcc）的机型。

速度指标要区分“最大TCP速度”和“实际节拍”。IRB 6700标称TCP速度可达数米每秒，但实际搬运节拍取决于路径长度、加减速设置和夹具动作时间。经验上，短距离（<500 mm）搬运时，加减速时间占比超过60%，此时提高最大速度意义有限，反而应优化路径平滑度和夹具响应。

四、选型计算示例

假设某机床上下料工作站：工件质量35 kg，夹具质量18 kg，法兰附件3 kg，总负载56 kg；工件重心距法兰面约250 mm；要求从料仓到机床卡盘的最大距离1.9 m；节拍要求12 s/件。按以下步骤计算：

1. 负载校核：总负载56 kg，考虑重心偏移250 mm，按经验折算系数约0.85，等效负载约66 kg。选择IRB 6700-150/3.2或IRB 4600-60/2.05。IRB 4600-60/2.05额定负载60 kg，余量不足；IRB 6700-150/3.2余量充足但成本高。更合适的是IRB 6700-150/2.65或IRB 4600-40/2.55（需确认重心限制）。
2. 臂展校核：最大距离1.9 m，若选IRB 4600-40/2.55，1.9/2.55≈74.5%，落在推荐区间；若选IRB 6700-150/2.65，1.9/2.65≈71.7%，同样合理。
3. 节拍估算：路径往返约3.8 m，取平均速度1.2 m/s，运动时间约3.2 s；加减速附加约1.5 s；夹具开合与卡盘动作约4 s；安全等待与信号交互约2 s；合计约10.7 s，满足12 s要求。
4. 精度确认：上下料定位公差通常±0.5 mm，IRB 4600重复定位精度±0.05 mm，余量充足。

五、工作站匹配的工程判断

选型计算给出候选机型后，还需做三项工程判断。第一，安装方式：地面安装、倒挂、壁挂会改变机器人允许负载和臂展有效范围，倒挂时负载通常需再降10%～20%。第二，干涉与可达性：用RobotStudio建立工作站模型，检查机器人在所有作业点是否与夹具、料仓、机床门干涉，尤其注意手腕部姿态。第三，线缆与管线包：大臂展机型在极限位置时，管线包可能被拉伸或摩擦，需确认走线方案。

最后，选型不是一次性的。当工艺变更、工件重量增加或节拍要求提高时，应重新校核负载与臂展余量。一个实用的习惯是：在RobotStudio中保存选型时的负载与节拍仿真报告，作为后续变更的基线。这样，当现场出现节拍不达标或定位异常时，可以快速判断是选型余量不足，还是参数设置或机械状态出了问题。