2. MOTOMAN机器人本体与选型

搬运码垛系统的成败，往往在选型阶段就已决定大半。机器人本体选小了，节拍上不去、伺服长期过载；选大了，惯量匹配差、精度和能耗都不划算。本节围绕 MOTOMAN 系列中常用于搬运码垛的机型，讲清负载、臂展、安装方式三者的关系，并给出一套可复算的选型计算方法。

一、常见搬运码垛机型与定位

MOTOMAN 的搬运码垛机型大致可分为四类，各自对应不同的作业半径与负载区间：

• 通用搬运型（如 MH/HP 系列）：负载约 20～80 kg，臂展 1.4～2.0 m，结构紧凑、速度快，适合中小件、短距离、高节拍的搬运与装箱。
• 中负载码垛型（如 PL/MPL 系列）：负载约 80～200 kg，臂展 2.0～2.6 m，是纸箱、袋装、桶装码垛的主力机型。
• 重载码垛型（如 PL 大规格、MPK 系列）：负载 200～500 kg 甚至更高，臂展 2.6～3.2 m，用于整层码垛、建材、化工重袋。
• 四轴码垛专用机（如 MPL 系列）：仅 4 轴（J1 回转、J2 大臂、J3 小臂、J4 手腕回转），结构简单、节拍快、成本低，是高速码垛的典型选择。

需要特别区分：4 轴机手腕只能绕竖直轴回转，末端工具始终保持水平，适合顶面平整的箱、袋；6 轴机可调整工具姿态，适合需要倾斜放置、异形工件或带翻转动作的场合。码垛多为水平放置，因此 4 轴机在节拍和成本上更有优势。

二、负载与臂展参数的正确理解

样本上的“负载”和“臂展”都是额定值，实际可用值受工况约束，必须理解以下三点：

• 额定负载包含末端工具。若额定 165 kg，夹具重 60 kg，则工件净重上限约 105 kg，还要留 10%～20% 余量。
• 负载随臂展衰减。多数机型在最大臂展处的允许负载低于额定值，样本通常给出“负载—距离”曲线，选型时应按最远抓取点校核。
• 允许力矩与惯量。长条形工件即使重量不超，也可能因重心偏移超出 J4/J5/J6 的允许力矩；高速码垛时惯量过大会导致抖动和定位超差。

三、安装方式与作业空间

MOTOMAN 搬运码垛机常见三种安装方式：

• 地面安装：最常用，底座固定于混凝土基础，刚性好、调试方便，适合大多数码垛工位。
• 支架/龙门安装：机器人倒挂或侧挂于钢架，可覆盖更大垛区、节省地面空间，但需校核支架刚度与共振。
• 倒挂安装：本体悬于上方，工作空间向下展开，适合进料线在上、垛位在下的布局。

安装方式直接改变可达空间形状。地面安装时，机器人前方约 270° 为有效作业区，正后方存在不可达的“盲区”；倒挂后盲区位置随之翻转。因此必须先确定安装方式，再核算垛位与取料点是否都落在可达空间内，否则臂展再长也可能够不到。

四、选型计算实例

下面用一个可复算的示例说明完整流程。设某纸箱码垛工位：工件为 25 kg 纸箱，尺寸 600×400×300 mm，夹具（含真空吸盘与法兰）重 50 kg，取料点距机器人底座中心 1.8 m，垛位最远角距底座 2.3 m，目标节拍 900 箱/小时（即 4 s/箱）。

第一步，负载校核。总负载 = 25 + 50 = 75 kg。按 80% 余量反推所需额定负载：75 ÷ 0.8 ≈ 94 kg。因此额定负载至少 100 kg 级。

第二步，臂展校核。最远点 2.3 m，按 0.9 系数反推：2.3 ÷ 0.9 ≈ 2.56 m。因此最大臂展需 ≥ 2.6 m。

第三步，力矩校核。纸箱重心距法兰约 0.4 m，则 J6 处力矩 ≈ 25 × 0.4 = 10 kg·m，加上夹具自身力矩，需对照样本允许值。若样本 J6 允许力矩为 15 kg·m，则通过。

第四步，节拍校核。4 s/箱要求单次循环（取料—提升—回转—下料—返回）≤ 4 s。四轴码垛机在 2.3 m 半径、75 kg 负载下典型循环约 3.2～3.8 s，可满足；若为 6 轴通用机，循环可能超过 4 s，需提高一档或改用 4 轴专用机。

综合结果：选择额定负载 165 kg、最大臂展 2.6 m 的四轴码垛机型（如 MPL 系列对应规格），三项校核均通过，节拍满足。若实际工件改为 40 kg，则总负载 90 kg，反推需 113 kg 级，仍可选 165 kg 机型但余量偏小，建议复核高速工况下的动态力矩。

五、选型检查清单