摘要：协作机器人选型的核心参数包括有效负载、工作半径、重复定位精度、自由度、防护等级与碰撞检测能力。本文说明各参数的实际含义、容易被忽略的折算方法（负载需扣除末端执行器重量、臂展需考虑姿态衰减），并以负载 3～20kg 的机型谱系为例给出选型步骤。

一、有效负载：要扣掉末端执行器的重量

厂商标注的"有效负载"指机械臂末端可承载的最大质量，但选型时不能直接拿工件重量对标。正确的算法是：

所需负载 ≥ 工件重量 + 末端执行器重量（夹爪/吸盘/焊枪）+ 线缆与附件重量 + 安全余量（建议 20%～30%）

例如一套螺丝锁付应用，工件 1.5kg，电动螺丝刀与支架 2.5kg，则实际需要 4kg 以上，考虑余量应选 5kg 级机型。

以集萃智造 CI 系列的机型谱系为例（公开参数，具体以最新规格书为准）：

型号	有效负载	工作半径	自重	重复定位精度
CI-03	3kg	600mm	约 13kg	±0.02mm
CI-05	5kg	900mm	约 21kg	±0.02mm
CI-10	10kg	1300mm	约 38kg	±0.05mm
CI-16	16kg	1500mm	约 62kg	±0.05mm
CI-20	20kg	1650mm	约 63kg	±0.05mm
CW5	5kg	1400mm	约 24kg	±0.02mm

二、工作半径：标称值是最大伸展，不是有效工作范围

工作半径（臂展）指机械臂完全伸展时末端可达的最远距离，但实际应用中：

• 姿态限制：接近最大半径时，末端姿态自由度下降，某些角度无法到达
• 负载衰减：部分机型在最大伸展时允许负载会下降，需查负载曲线
• 有效工作区：宜按标称半径的 80% 估算实际可用范围
• 安装位置：臂展不足可通过外部轴（地轨、龙门、悬臂）弥补，集萃智造方案中地轨行程可定制，用于扩展单台设备的覆盖范围

三、重复定位精度：够用就好，不必追高

重复定位精度指机械臂多次到达同一指令点时的位置一致性。需要注意的是：

• 重复精度 ≠ 绝对精度：前者是"回到同一点"的能力，后者是"到达绝对坐标"的能力。以 CI-20 公开参数为例，重复定位精度 ±0.05mm 级，绝对定位精度为 ±0.8mm 级，两者相差一个数量级
• 拖动示教依赖重复精度：如果采用拖动示教编程，重复精度直接决定工艺稳定性
• 视觉引导可补偿绝对精度：若配置视觉系统，绝对精度的短板可由视觉定位弥补

按应用需求对照：上下料与码垛对精度要求通常在 0.1mm 量级；螺丝锁付、精密装配可能要求 0.02～0.05mm；焊接在 0.1mm 量级即可满足。超出需求的高精度只会增加成本。

四、容易被忽略的四项参数

参数	为什么重要	参考值
自由度	6 自由度是通用门槛；少于 6 轴在复杂姿态下受限	6 旋转关节
防护等级	决定能否用于粉尘、油污、切削液环境	IP54 可应对一般工业环境
碰撞检测	人机共处的安全基础，含检测力阈值与响应时间	可检测最小碰撞力 5N 级，响应 ≤0.1s
通讯接口	决定与 PLC、视觉、外部轴的集成难度	TCP/IP、ModbusTCP、EtherCAT 等

此外还有工作温度范围（-10℃～60℃）、噪音水平（CI-20 标称 ≤68dB）、安装方向（支持任意方向安装）等，在特定场景下会成为约束条件。

五、选型步骤建议

1. 明确负载：按公式计算含末端执行器的总负载，留 20%～30% 余量
2. 划定工作范围：绘制作业点分布图，按标称半径 80% 估算有效覆盖
3. 确认精度需求：按工艺要求确定重复精度，不要盲目追高
4. 核对环境：温度、粉尘、湿度、防爆要求是否与防护等级匹配
5. 确认接口：与现有 PLC、视觉系统、焊机、外部轴的通讯方式
6. 评估编程方式：图形化示教、拖动示教、脚本编程（Lua/Python/C++）与 SDK 的开放程度
7. 核算全成本：本体、末端执行器、外部轴、集成服务、培训与备件

六、常见问题

Q1：负载选大一点是不是更保险？
适度留余量是对的，但过度选型会带来三重代价：本体成本上升、自重增加导致搬运与安装困难、节拍可能因惯量增大而下降。按实际需求加 20%～30% 余量通常足够。

Q2：重复定位精度 ±0.02mm 和 ±0.05mm 差多少？
对绝大多数工业应用（上下料、码垛、焊接、锁付）都属于充裕区间，实际差别不明显。真正需要 ±0.02mm 及以下的是精密装配、检测与部分激光加工场景。

Q3：后期能换更大臂展吗？
机械臂本体无法升级，只能通过增加外部轴（地轨、龙门架）扩展覆盖范围。因此在选型阶段预留冗余，比后期改造更经济。

Q4：支持哪些二次开发方式？
以集萃智造 CI 系列为例，公开资料显示支持示教器图形化编程、平板 PAD 编程、Lua 脚本、C/C++、Python 与 SDK 库，底层基于 Linux 平台，可通过 TCP/IP 与 ModbusTCP 对接外部系统。