2. FANUC机器人选型与本体认知

码垛系统的成败，往往在选型阶段就已经决定了大半。机器人本体选小了，节拍上不去、电机长期过载；选大了，投资浪费、占地增加、能耗上升。FANUC 面向码垛应用形成了三条典型产品线：M-410 系列（四轴专用码垛机）、M-710 系列（六轴通用搬运机）、R-2000 系列（六轴重载搬运机）。理解它们的结构差异与参数边界，是后续离线编程、节拍估算和现场调试的前提。

一、三类机型的定位与结构差异

M-410 是典型的四轴码垛专用机型，常见型号如 M-410iC/110、M-410iC/185、M-410iC/315，负载能力覆盖 110 kg 至 315 kg。它取消了手腕的 J4、J6 旋转自由度，只保留 J1 回转、J2 大臂、J3 小臂和 J5 手腕俯仰，因此结构刚性高、惯量小、循环时间短，非常适合整层抓取或规则箱垛的高速堆叠。代价是末端姿态调整能力弱，无法完成复杂的倾斜插入或异形抓取。

M-710 是六轴通用机型，常见 M-710iC/50、M-710iC/70，负载 50～70 kg，工作半径约 2.05 m。它的优势在于姿态灵活，可以配合真空吸盘、夹爪完成混合码垛、拆垛、上下料等复合任务，但节拍通常低于同负载的四轴机。

R-2000 是六轴重载机型，如 R-2000iC/165F、R-2000iC/210F，负载 165～210 kg，工作半径约 2.65 m，适合大袋、桶装、整托搬运等重载场合。它的手腕允许力矩和惯量都明显高于 M-710，但本体自重和占地也更大。

二、手腕负载与惯量匹配的实际计算

选型时最容易出错的地方，是把“额定负载”直接当成“可用负载”。FANUC 手册给出的额定负载是在标准重心偏移条件下的值，实际使用必须同时校核质量和力矩/惯量两个维度。

以 M-410iC/185 为例，额定负载 185 kg。假设抓取纸箱整层，工件质量 120 kg，真空吸盘架质量 35 kg，则总负载 W = 155 kg，占额定负载的 83.8%，已经接近上限。此时必须进一步核算重心偏移：若吸盘架重心距手腕法兰面 400 mm，则静态力矩 M = 155 × 9.81 × 0.4 ≈ 608 N·m，需要对照手册中该偏移距离下的允许力矩曲线，确认是否在包络内。

惯量匹配同样关键。对于绕手腕 J5 轴转动的长条形工件，转动惯量 J = m·r²。若工件质量 120 kg、重心距回转轴 0.5 m，则 J ≈ 120 × 0.25 = 30 kg·m²。M-410iC/185 的 J5 允许惯量通常在 20～30 kg·m² 量级（具体以对应型号手册为准），此时已处于临界状态，必须降低加速度或改用双工位对称抓取来抵消惯量。

三、安装方式与工作范围校核

FANUC 码垛机器人常见的安装方式有三种：地面安装、支架/龙门倒挂安装、壁挂安装。M-410 系列多为地面安装，底座直接固定在地脚螺栓上；R-2000 在空间受限的产线中常采用倒挂，以释放地面空间并缩短到达垛位的距离。

工作范围校核不能只看“最大半径”。需要把机器人工作包络（reach envelope）与以下三个区域叠加检查：

• 取料区：输送线末端或托盘定位点，需确认机器人能以合适姿态到达，且不进入奇异点附近。
• 码垛区：垛盘四角与最高层，是工作范围最紧张的部位，通常需要留 10% 半径余量。
• 过渡区：取料到码垛之间的抬升路径，需避开安全围栏、输送线支架等固定障碍。

实操中可用 FANUC ROBOGUIDE 建立工作站模型，导入机器人本体与夹具，直接观察包络与垛位的空间关系。若现场条件允许，也可用示教器手动将机器人移动到垛盘四角最高点，记录各轴角度，确认没有接近软限位。对于倒挂安装，还需重新设定 J2、J3 的软限位和重力补偿参数，否则会出现姿态异常或报警。

四、选型决策的实用判据

综合以上分析，可以形成一套简明的选型判据：若工件规则、整层抓取、节拍要求高，优先选 M-410；若需要混合码垛、拆垛或姿态复杂，选 M-710；若单件质量超过 100 kg 或需要大半径重载搬运，选 R-2000。无论选哪一类，都必须完成“负载—力矩—惯量—工作范围”四项校核，并保留 20% 左右的余量。

把上述校核做成一张选型检查表，在项目启动阶段逐项填写，可以避免后期因本体能力不足而被迫改方案。下一阶段进入离线编程时，这些参数将直接决定轨迹规划的速度与加速度上限。