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移动与工业机器人图鉴

引言

移动与工业机器人是目前出货量最大、商业模式最成熟的机器人品类。轮式移动机器人(含自主移动机器人 AMR)与仓储物流机器人构成了现代仓库自动化的主体;工业机械臂在汽车与 3C 制造中已有数十年积累;协作机器人(Collaborative Robot, Cobot)则通过力矩感知与安全限速,把机械臂从安全围栏中解放出来,使其可与人共享工作空间。本页面汇总这四类平台的代表产品。

轮式移动机器人(Mobile Wheeled Robots)

轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot)凭借结构简单、能效高、控制成熟等优势,广泛应用于室内科研(Indoor Research)、仓储物流(Warehouse Logistics)和工业巡检(Industrial Inspection)等场景。

常见底盘类型及其特点:

  • 差速驱动(Differential Drive):两轮独立控制,结构最简,适合平坦室内环境,是 ROS 教学平台的首选。
  • 阿克曼转向(Ackermann Steering):类似汽车转向机构,适合室外高速行驶,最小转弯半径较大。
  • 全向轮(Omnidirectional Wheel):包括麦克纳姆轮(Mecanum Wheel)和球形轮,可实现任意方向平移,适合空间受限的室内作业场景。
  • 履带式(Tracked):越野能力强,适合松软地面,常用于搜救和军事领域。
名称 公司/机构 国家 类型 主要应用
TurtleBot 4 Clearpath Robotics 加拿大 差速驱动 ROS 教育研究
TurtleBot 3 Waffle ROBOTIS 韩国 差速驱动 ROS 入门教学
Husky A200 Clearpath Robotics 加拿大 差速驱动 室外科研平台
Jackal Clearpath Robotics 加拿大 差速驱动 室外导航研究
Dingo Clearpath Robotics 加拿大 全向轮(麦克纳姆) 室内轻载科研
Pioneer 3-DX Adept MobileRobots(现 Omron) 美国 差速驱动 经典科研平台
Fetch Robot Fetch Robotics(现 Zebra) 美国 全向轮 仓储物流
iRobot Create 3 iRobot 美国 差速驱动 教育与开发
SUMMIT-XL Robotnik 西班牙 全向轮(麦克纳姆) 工业巡检
Ridgeback Clearpath Robotics 加拿大 全向轮(麦克纳姆) 室内重载搬运
ROSbot 2R Husarion 波兰 差速驱动 ROS 开发平台
AgileX Scout Mini AgileX Robotics 中国 差速驱动 室外科研与教育
AgileX LIMO AgileX Robotics 中国 多模式(差速/阿克曼/全向) 多模式科研教育平台
MiR100 Mobile Industrial Robots(MiR) 丹麦 差速驱动 工厂自主物料运输
Pepper(轮式底盘) SoftBank Robotics 法国/日本 全向轮 商业接待与服务

工业机械臂(Industrial Robot Arms)

工业机械臂(Industrial Robot Arm)是目前市场规模最大的机器人类别,广泛应用于焊接(Welding)、装配(Assembly)、搬运(Material Handling)、喷涂(Painting)和机床上下料(Machine Tending)等制造场景。

关键技术指标

  • 额定负载(Rated Payload):末端执行器(End-Effector)和工件的最大合计重量。
  • 最大臂展(Maximum Reach):末端可达的最远距离,决定作业空间大小。
  • 重复定位精度(Repeatability):多次返回同一位置时的位置误差,高精度机械臂可达 ±0.02 mm。
  • 循环时间(Cycle Time):完成标准测试轨迹所需时间,反映机器人作业效率。
  • IP 防护等级(IP Rating):用于喷涂和食品等场合时需考虑防尘防水性能。

按负载分类,工业机械臂可分为轻型(负载 ≤20 kg)、中型(20–100 kg)和重型(>100 kg)三类。重型机械臂主要用于汽车制造的车身焊接和搬运。

名称 公司 国家 负载 自由度 最大臂展 主要应用
M-20iD/25 FANUC 日本 25 kg 6 1,853 mm 焊接与搬运
M-410iC/185 FANUC 日本 185 kg 4 3,143 mm 重载码垛
R-2000iC/210F FANUC 日本 210 kg 6 2,655 mm 汽车车身搬运
IRB 6700 ABB 瑞士/瑞典 150–300 kg 6 2,850 mm 重载搬运与焊接
IRB 1200 ABB 瑞士/瑞典 5–7 kg 6 901 mm 精密装配
IRB 120 ABB 瑞士/瑞典 3 kg 6 580 mm 电子装配
KR AGILUS KR6 R900 KUKA 德国 6 kg 6 900 mm 高速轻载装配
KR 1000 Titan KUKA 德国 1,000 kg 6 3,202 mm 超重载搬运
KR QUANTEC KUKA 德国 120–300 kg 6 2,900 mm 汽车制造焊接
Motoman GP7 安川电机(Yaskawa) 日本 7 kg 6 927 mm 精密装配
Motoman GP225 安川电机(Yaskawa) 日本 225 kg 6 2,702 mm 重载搬运
BX200L 川崎机器人(Kawasaki) 日本 200 kg 6 2,600 mm 重载点焊
Doosan M0617 斗山机器人(Doosan) 韩国 6 kg 6 1,700 mm 长臂展装配
TM5-700 达明机器人(Techman) 台湾 6 kg 6 700 mm 内置视觉检测
SIASUN SR210 新松机器人(SIASUN) 中国 210 kg 6 2,688 mm 重载工业搬运
ESTUN ER50 埃斯顿(ESTUN) 中国 50 kg 6 2,033 mm 焊接与搬运
汇川 IR616 汇川技术(Inovance) 中国 16 kg 6 1,629 mm 中载装配搬运
Stäubli TX2-90 Stäubli 瑞士 15 kg 6 1,000 mm 洁净室装配

协作机器人(Collaborative Robots / Cobots)

协作机器人(Collaborative Robot,Cobot)设计用于与人类在同一工作空间安全共存,依据 ISO/TS 15066 标准实现安全协作。其核心安全特性包括力矩传感(Torque Sensing)、碰撞检测(Collision Detection)、速度与间距监控(Speed and Separation Monitoring,SSM)及功率/力限制(Power and Force Limiting,PFL)。

协作机器人与传统工业机械臂的关键区别在于:无需安全围栏(Fenceless Operation)、支持拖动示教(Lead-Through Programming)、可快速换线(Flexible Deployment)。其负载通常在 3–20 kg 范围内,重复定位精度一般为 ±0.03–0.1 mm,略逊于高精度工业机械臂。

市场格局:Universal Robots 的 e-Series 系列长期占据协作机器人市场份额第一,约占全球市场的 50%(2022 年数据)。中国本土品牌(遨博、珞石、节卡等)凭借价格优势快速增长。

名称 公司 国家 负载 主要特点
UR3e Universal Robots 丹麦 3 kg 桌面级,适合精细装配
UR5e Universal Robots 丹麦 5 kg 市场标杆,生态最成熟
UR10e Universal Robots 丹麦 12.5 kg 中载,柔性产线首选
UR16e Universal Robots 丹麦 16 kg 较大负载的协作应用
LBR iiwa 7 R800 KUKA 德国 7 kg 关节力矩传感,阻抗控制,精密装配
LBR iiwa 14 R820 KUKA 德国 14 kg 重型协作,汽车零部件装配
Panda Franka Emika 德国 3 kg 科研首选,开源 libfranka SDK
FR3 Franka Robotics 德国 3 kg Panda 后继,更高动态性能
TM5-700 / TM12 / TM14 达明机器人(Techman) 台湾 6–14 kg 内置视觉,无需外部相机
AUBO-i5 遨博智能(AUBO) 中国 5 kg 国产协作机器人代表,价格亲民
AUBO-i10 遨博智能(AUBO) 中国 10 kg 中载国产协作
Rokae xMate ER3 / ER7 珞石机器人(Rokae) 中国 3 / 7 kg 高精度,低成本,科研友好
JAKA Zu 3 / Zu 7 / Zu 12 节卡机器人(JAKA) 中国 3–12 kg 易用性强,无线示教,快速部署
CRX-10iA FANUC 日本 10 kg 手推示教,绿色外观,易于集成
HC10DT 安川电机(Yaskawa) 日本 10 kg 皮肤传感,整机安全性高
GoFa CRB 15000 ABB 瑞士/瑞典 5 kg 快速轻量协作,IRC5 控制器
SARA(SR6) 遨博 × 新松 中国 6 kg 国产联合研发协作机器人

仓储与物流机器人(Warehouse & Logistics Robots)

仓储与物流机器人(Warehouse and Logistics Robot)是近年来增长最快的机器人细分市场之一。核心技术包括自主移动机器人(Autonomous Mobile Robot,AMR)、机器人拣选(Robotic Picking)和货到人(Goods-to-Person,GTP)系统。

区分自主移动机器人(AMR)与自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV):AGV 依赖磁条、二维码或激光反射板等固定导航基础设施,路径固定;AMR 则基于激光雷达(LiDAR)和即时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM),可动态规划路径、绕过障碍物,部署更灵活。

市场规模:据 IFR 统计,2023 年全球仓储物流机器人市场规模超过 90 亿美元,年均增长率约 25%。

名称 公司 国家 类型 主要应用
Stretch Boston Dynamics 美国 移动拆码垛机器人 集装箱卸载,箱体拆码垛
Handle Boston Dynamics 美国 轮腿式码垛机器人 物流中心托盘码垛
Kiva(Amazon Robotics) Amazon 美国 货架搬运 AMR 亚马逊仓储核心系统
M-series AMR 快仓(Quicktron) 中国 货架搬运 AMR 电商仓储货到人拣选
R-series AMR 极智嘉(Geek+) 中国 货架搬运 AMR 快递分拣与电商仓储
MiR250 Mobile Industrial Robots(MiR) 丹麦 自主移动机器人 工厂内部物料自动运输
MiR600 Mobile Industrial Robots(MiR) 丹麦 重载 AMR 工厂重载物料运输
Locus Origin Locus Robotics 美国 协同拣选 AMR 电商仓储订单拣选
6 River Systems Chuck 6 River Systems(Shopify) 美国 协同拣选机器人 引导人工拣选
Autostore System AutoStore 挪威 三维立体仓储机器人网格系统 高密度仓储与自动拣选
哈工智造 SP100 哈工智造 中国 托盘搬运 AGV 重载托盘仓内搬运

参考资料

  1. IEEE Spectrum: Robot Database,IEEE
  2. 机器人图鉴总览
  3. 协作机器人安全
  4. 机器人操作
  5. 导航