起因

立项那篇把形态定成龙门先行，人形上半身放在门槛后面。定完没几天，这个结论就被推翻了，不是拍脑袋翻的，是一连串追问问出来的。先是聊到服装客户的软包分拣，件又轻又软，堆法五花八门，龙门伸进去够件不见得方便；接着我认真数了一遍龙门到底有哪些毛病；数完冒出一个要害的问题：人形上半身会不会反而比龙门更适合工业环境？最后客户的话把使命钉死了——这个项目要做的事，就是在工业环境里代替人工。这四个字一出口，形态的答案就变了。这篇把改判的整个过程记一遍。

这个道理行业早就投过票。1961 年第一台工业机器人 Unimate 进通用汽车的压铸车间，是台关节臂；桁架（直角坐标机器人）跟它前后脚出生，六十年下来两条路线并行。今天翻 IFR 的装机统计，多关节臂长期占大头，桁架守着机床上下料、高速码垛、长直线搬运这些又重又快又直的活。2008 年优傲出第一台协作臂，抢的也是现成车间里人工工位的活。我立项时把票投给了龙门，投的时候没问清楚一个问题：哪一种车间。

龙门的毛病

先把话说公平：龙门不是不好。刚度好、承重大、便宜，新建的重载工位它还是对的。毛病出在别处。

头一个是振动。横梁带着滑枕跑，加减速一猛，梁自己就晃。加速度的上限不是伺服电机给的，是整根梁的一阶固有频率给的——这个量级的龙门典型在 15 到 40Hz。到了放置点要等振动停那两三百毫秒，是从梁的固有频率里出来的，轨迹写得再平滑也只能缓解。两个滑枕挂同一根梁上还互相影响：一边急停，反作用力打进梁，另一边末端跟着抖。总线把两边的时间对得再准也没用，力是从结构里传过去的，不从网线里走。

第二个是维护。龙门在高空，拖链是磨得最快的件，一两年一换，换它要登高车进场——黑灯车间里每次登高都是排班。更要命的是一台龙门管一排工位，它一停一排全停，稼动率的压力全压在一台机器上。地坪也有讲究：物流仓库的地面按叉车和货架设计，平整度两三米里差三五毫米很常见，龙门压上去，沉降慢慢吃掉安装精度，半年要复校一次水平。

第三个是它挑地方。龙门是直线拓扑，工位必须排成一条线，车间是 U 形 L 形就没辙，拐角只能两台接力，每转接一次多一次抓放。头顶净空也有要求，老厂房上空的管线、行车、灯光都得让路。

第四个是钱。往复跑的加减速，动能最后全变成刹车电阻上的热，昼夜连跑电费可观；产能要加，龙门是一次性投入，土建结构一起上；最不舒服的一条——将来要是换形态，横梁、滑枕、导轨这些机械部分是最不值钱、最带不走的，沉没得最深。

这些毛病里，振动可以靠轨迹管理和加大断面缓解，地坪可以做独立基础。但两个滑枕互相影响、只能排直线、机械资产沉没这三条，是结构天生的，工程上解不掉，只能靠选对场景避开。

工厂里为什么机械臂多

把龙门的毛病对着真实车间看一遍，装机统计为什么是那个样子就清楚了。多数车间是老的，工位按人的尺寸设计：台面 850，伸手就够得着，通道按人的宽度留——机械臂的原生工作范围就长这个样子。产线不是直的，拐角多；产品经常换，臂改个程序挪个位置就换了；机器一台一台添；坏一台停一个工位；换关节在地面就能换。这些全是龙门的短处。

臂输给龙门的地方只有一样：又重又快的活，龙门每公斤载荷的刚度和成本都更便宜。这个短处在分拣场景里用不上——件重五公斤封顶，一条 10 公斤档的臂绰绰有余。短板用不上，长处全用得上，这就没悬念了。

新车间和老车间

判断的线其实就一条：工位是按机器设计的，还是按人设计的。新建的黑灯车间，工位随便排，直线、重载、高节拍，龙门赢，而且是物理上赢，谁来做都一样。客户的现成车间，工位就是原来人站的位置，台面高度、伸手半径、通道宽度全定死了，立柱双臂赢，也没有悬念。立项时我按第一种场景想的，客户的钱在第二种场景里。

还有一条原则在这里兑现了另一半。立项时立过一句：替换人的场景，靠的是匹配活儿的形状，不是长得像人。在人工工位上这句话要反过来看——活儿的形状就是人的形状：双手交替、侧面够件、人搬得动的箱子。人形上半身不是在模仿人，是这套工位刚好合身。

节拍和重量跟着松了。人工分拣一工位普遍四到十秒一件，臂式这个速度从容得很；龙门引以为傲的节拍余量，是超人工速度的场景才值钱。件重前面说了，轻载，10 公斤档的臂又便宜又快。

改判

结论四条。

立柱双臂提到第一位：人形上半身立在柱子上，站在原来人站的位置，车间什么都不用改。单臂 10 公斤档，两臂一起抬二十公斤级的中件，再重的走重货线。轻载还连带把成本压下来了——一个昼夜连转的工位顶四五个人轮班，机器的价钱得压进人家一两年的工资里，这条以前是紧的，臂一轻就松了大半。

龙门降成变体，机械部分不再自己做。真有新建的重载工位，买现成的桁架轴回来，把我们的控制、视觉、抓手装上去。道理很直接：自己花在设计横梁上的功夫，将来换形态一分钱都带不走；花在控制和视觉上的，换什么形态都跟着走。

爬坡的路也换了。原打算先用龙门练手，练熟了再换身体。现在身体从头到尾就一个，按活儿的难度爬：先站整列好的工位，再去散堆，再进车厢，最后加底盘。每一步新增的难度都在软件，机械不推倒重来。

形态往后就三步：立柱双臂，加底盘，然后没有然后——双足不做，除非哪天真有楼梯和非结构地面的需求，再说。立项时立的每工位四问保留不动，主线归主线，碰到具体工位还是照问：要绕行伸入吗，接近角度多吗，头顶净空够吗，要转场复用吗。

改判的代价

改判不是白改的，三件事心里要有数。

第一，没有免检期了。龙门的运动学是直角坐标，重力不随姿态变，双臂避碰就是划地盘，这些便宜占不到了。重力补偿、关节链的柔性、双臂避碰、软包的力控，从第一天起全在桌上。对策早就定了：关节模组直接买现成的 EtherCAT 产品，自己的力气花在控制器、视觉和两条臂的协调上。

第二，机器要便宜。这条前面说了，轻载帮了大忙，但真到选模组、定结构的时候，还是得一条一条抠价钱。

第三，过渡期车间里还有人。改造不是一夜黑灯，旁边的工位还有人在干活。10 公斤这个档加上力控限幅，碰了人不至于出事，这个安全档位是 30 公斤的龙门给不了的——它只能围起来，一围又回到改造车间那条路上去了。轻，在这里不光是省钱，也是安全。

接下来

下一篇写立柱和躯干本身：扛多大的力，断面选多大，整机振动怎么压下去，两条臂隔多远，底座怎么落地，数字全按 10 公斤档的臂算：双臂工业机器人：立柱和躯干。

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