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库卡机器人的机械结构采用模块化、高刚性设计，核心围绕 “基座 - 臂部 - 腕部” 三大核心模块构建，同时搭配精密传动与驱动系统，确保重载、高精度与高稳定性，其结构设计深度适配工业场景的复杂需求。

一、核心机械结构模块

库卡机器人的机械结构按功能可划分为四大关键模块，各模块分工明确且协同配合，构成完整的运动执行体系。

1. 基座（base）：承载与定位基础

基座是机器人的 “底座”，是整个机械结构的支撑核心，直接决定机器人的安装稳定性与运动基准。

• 结构特点：采用高强度铸铁或焊接钢结构，整体重量大、刚性强，能抵消机器人高速运动或重载作业时产生的振动与倾覆力矩。

• 核心作用：

• 固定机器人本体，可通过地脚螺栓与地面或导轨（部分移动式机器人）连接，确保作业时无位移。

• 内置第 1 轴（旋转轴）的驱动电机与减速器，为机器人提供绕垂直轴的 360° 旋转动力，是机器人水平方向运动的起点。

• 适配场景：针对重载机型（如 KR500/KR600），基座会额外增加加强筋或配重块，进一步提升承载能力，避免重载时的形变。

2. 臂部（Arm）：多轴联动的 “躯干”

臂部是机器人的 “手臂”，由大臂、小臂（部分机型含中臂）组成，通过多轴配合实现机器人在三维空间的大范围运动，是决定作业半径的核心。

• 大臂（Upper Arm）：连接基座与小臂的中间模块，内置第 2 轴（俯仰轴）和第 3 轴（摆动轴）。

• 结构特点：采用轻量化高强度材料（如铝合金锻造件），在降低自身重量的同时保证刚性，减少驱动负载。

• 运动功能：第 2 轴控制大臂绕水平轴上下俯仰（实现 “举升 / 下放” 动作），第 3 轴控制大臂与小臂的相对摆动（调整小臂的水平角度），两者配合可覆盖机器人大部分垂直与水平运动范围。

• 小臂（Forearm）：连接大臂与腕部的末端臂体，部分重载机型（如 KR600）会设计 “延长小臂” 以扩大作业半径。

• 结构特点：内部集成第 4 轴（小臂旋转轴），轴体采用空心设计，可内置线缆（如焊接电缆、气管、信号线缆），避免运动时线缆缠绕。

• 运动功能：第 4 轴控制小臂绕自身轴线旋转（如焊接时调整焊枪角度、搬运时调整工件方向），确保末端执行器能适配不同作业姿态。

3. 腕部（Wrist）：末端精度控制核心

腕部是机器人的 “手腕”，连接小臂与末端执行器（如抓手、焊枪、刀具），是实现高精度姿态调整的关键，通常具备 3 个旋转轴（第 5、6、7 轴，部分机型为 3 轴），被称为 “手腕三轴”。

• 结构特点：采用紧凑式设计，体积小但集成度高，内部密集布置精密减速器（如谐波减速器、行星减速器）与电机，同时具备高密封防护（IP65/IP67），可适应焊接飞溅、粉尘等恶劣环境。

• 各轴功能：

• 第 5 轴（腕部俯仰轴）：控制腕部上下俯仰，调整末端执行器的垂直角度（如抓取工件时 “抬头 / 低头”）。

• 第 6 轴（腕部摆动轴）：控制腕部左右摆动，调整末端执行器的水平角度（如焊接时 “左右摆枪”）。

• 第 7 轴（末端旋转轴，可选）：部分高精度机型（如装配机器人）增加第 7 轴，控制末端执行器绕自身轴线旋转（如拧螺丝时的圆周运动），进一步提升姿态灵活性。

• 精度保障：腕部是误差最敏感的部位，库卡通过 “轴系对齐校准” 与 “刚性优化”，使末端重复定位精度可达 ±0.02mm（高精度机型），满足精密装配、激光切割等场景需求。

4. 末端执行器接口（Tool Flange）：作业工具连接端

腕部末端设计有标准化的工具法兰（通常符合 ISO 9409-1 标准），是机器人与作业工具的连接接口，也是机械结构与功能工具的 “桥梁”。

• 结构特点：法兰表面有均匀分布的螺栓孔，可通过螺栓固定抓手、焊枪、吸盘等工具；部分法兰内置信号接口（如 IO 接口、气路接口），实现机器人对工具的控制与数据传输。

• 核心作用：确保工具与腕部的刚性连接，避免作业时工具松动或偏移；同时标准化设计支持快速换刀 / 换工具，提升生产切换效率（如汽车焊接线中，机器人可快速切换不同型号焊枪）。

二、关键支撑系统：传动与驱动

库卡机器人的机械结构能实现高精度运动，核心依赖 “精密传动系统” 与 “高功率驱动系统” 的配合，这两大系统是机械结构的 “动力与控制核心”。

1. 精密传动系统：运动精度的 “传递者”

传动系统负责将电机动力传递到各轴，控制机器人的运动角度与速度，库卡主要采用两种核心传动部件：

• 谐波减速器：主要用于腕部（第 5、6 轴）等高精度、小负载部位。

• 优势：传动比大（通常 1:50-1:300）、回程间隙小（≤1 弧分）、体积小，能实现微米级的角度控制，保障末端姿态精度。

• 行星减速器：主要用于基座、大臂（第 1、2、3 轴）等重载部位。

• 优势：承载能力强（可承受大扭矩与冲击负载）、效率高（传动效率≥95%）、寿命长，适配 KR500/KR600 等重载机型的 500-600kg 负载需求。

2. 驱动系统：动力输出 “源头”

驱动系统由伺服电机与驱动控制器组成，为各轴运动提供动力，且能实时响应控制系统的指令，实现 “动力 - 精度 - 安全” 的平衡。

• 伺服电机：采用永磁同步伺服电机，具备高功率密度（小体积输出大扭矩）、高动态响应（可快速启停与变速）的特点。

• 适配设计：重载轴（如第 2 轴）搭配大扭矩电机，高精度轴（如第 6 轴）搭配高转速、低惯量电机，确保不同轴的动力需求精准匹配。

• 驱动控制器：集成在机器人控制柜中，通过编码器实时采集电机转速与位置信号，与减速器配合实现 “闭环控制”，避免运动偏差，同时具备过载、过流保护功能，防止机械结构因过载损坏。

三、结构设计的核心优势

库卡机器人的机械结构设计围绕 “工业实用性” 展开，形成三大核心优势，直接提升作业性能与可靠性：

1. 高刚性与抗振性：关键部位（如大臂、基座）采用 “有限元分析优化” 的结构，在轻量化的同时提升刚性，减少高速运动或重载时的振动，避免因振动导致的精度偏差（如焊接时的焊缝偏移）。

2. 模块化与易维护：各结构模块（如腕部、电机）可单独拆卸更换，无需整体拆解机器人，大幅缩短维护时间（如更换减速器仅需拆卸对应轴的端盖，而非拆解整个臂部）。

3. 环境适应性：机械结构表面覆盖耐磨损、防腐蚀涂层（如焊接机型的防飞溅涂层、涂装机型的防油漆涂层），同时关节与接口采用全密封设计，满足 IP65/IP67 防护等级，可在高温、粉尘、化学腐蚀环境中长期稳定运行。