在工业生产中，复杂工件的搬运往往面临形态多样、定位精度要求高、操作空间受限等挑战。桁架式机器人凭借其模块化结构、高自由度运动能力及智能控制技术，形成了一套系统化的搬运方法，能够高效应对异形、精密或重载工件的搬运需求。
一、结构适配：模块化设计构建柔性搬运框架
桁架式机器人采用直角坐标系架构，通过横梁、立柱、滑轨等模块的组合，形成可扩展的三维运动空间。针对复杂工件的搬运需求，其结构设计聚焦于两个核心维度：
- 空间覆盖能力：通过增加横梁长度或叠加滑轨层数，机器人可覆盖超长、超宽或立体的作业区域，适应不同产线的布局约束。例如，在汽车零部件加工中，桁架可横跨多台机床，实现跨工位搬运。
- 负载适应性：根据工件重量调整驱动电机功率、传动部件刚度及桁架截面尺寸，确保在搬运重型工件时，结构变形控制在允许范围内，同时保持运动平稳性。
这种模块化设计使得机器人能够快速重构以匹配不同工件的搬运场景，减少对专用设备的依赖。
二、精准定位：多传感器融合实现高精度抓取
复杂工件的搬运对定位精度要求严苛，桁架式机器人通过传感器融合与算法优化，构建了多层次的定位体系：
- 视觉引导定位：集成2D/3D视觉系统，对无序堆放的工件进行快速识别与姿态估算。通过点云匹配或特征提取算法，机器人可自动生成抓取点坐标，即使工件存在微小变形或表面反光，也能通过多光谱成像技术提升识别鲁棒性。
- 力控补偿定位：在接触式抓取中，末端执行器搭载力传感器，实时监测抓取力与工件形变。当工件为脆性材料或薄壁件时，系统通过力-位混合控制算法动态调整运动轨迹，避免因定位误差导致工件破损。
- 激光跟踪校准：在长距离搬运中，激光干涉仪对桁架运动轴进行实时校准，补偿机械传动间隙与热变形误差，确保末端执行器在高速运动中的重复定位精度达到±0.1mm以内。
三、轨迹规划：动态优化应对空间约束
复杂工件的搬运常涉及狭窄空间或障碍物避让，桁架式机器人通过轨迹规划算法实现安全、高效的路径生成：
- 避障路径规划：基于工件三维模型与产线布局数据，采用A*或RRT算法生成无碰撞运动轨迹。对于动态障碍物，机器人通过实时传感器反馈动态调整路径，确保搬运过程连续性。
- 速度-加速度协同控制：在启动、制动及转向阶段，通过S型速度曲线规划减少机械冲击，避免工件因惯性滑落或定位偏移。例如，在搬运精密模具时，机器人会降低加速段速度，同时延长匀速段占比，以提升运动平稳性。
- 多机协同轨迹分配：在大型工件搬运中，多台桁架机器人需同步作业。通过中央控制系统统一分配运动参数，确保各机器人末端执行器的速度、加速度与受力状态一致，避免因协同误差导致工件变形。
四、末端适配：专用化工具扩展搬运功能
桁架式机器人通过更换末端执行器，可适配不同形态工件的搬运需求：
- 真空吸盘：用于表面平整的工件，通过负压吸附实现无损抓取，吸盘数量与布局可根据工件尺寸动态调整。
- 电磁夹具：针对铁磁性工件，通过电磁力实现快速抓放，夹具强度可调以适应不同重量工件。
- 柔性手指：采用气动或电动驱动的柔性关节，模拟人类手指的抓取动作，适用于异形工件的包裹式抓取，减少对工件定位精度的依赖。
- 组合式工具：将吸盘、夹爪与传感器集成于一体，实现“抓取-检测-放置”一体化操作。例如，在电子元件搬运中，末端执行器可同时完成芯片抓取与引脚对齐检测，提升搬运效率。