如果你喜欢汽车，那么从德国三架马车BBA的身上可以看出很多德国产品的特点：科技感十足但不张扬，用料考究但不浮夸，设计严谨但不死板。

当然，大众除外。

闲话略过，KUKA作为一家德国企业，其产品当然也具备上述优点，先来说说人机交互。

目前工业机器人的人机交互方式即编程方式仍然以示教器（TeachPendant）为主。示教器是一种专用的手持设备，可以理解成一个加强版的iPad，通过它可以完成对机器人的设置、编程、维护等操作。常见的6轴工业机器人共有6个自由度，因此在编程时，需要示教器具备6组12个独立的按键来对这6个自由度进行操作。关节运动模式时，分别控制1~6轴的正转和反转，笛卡尔空间运动时分别控制X、Y、Z以及绕X/Y/Z的旋转，例如下图红框中所示的：

看到这么多按钮是不是非常头疼，当然也有使用软件做的，例如UR的超大屏示教器，外围没有按钮，所有的按键都是软件虚拟：

使用按键的缺点一是按键没有力度之分，无法通过按压力度来实时改变机器人的运动速度；二是很难实现同时按压多个按键，实现符合运动；

因此为了改变这种情况，有的厂商开始使用摇杆来增强机器人的操作体验，例如ABB：

这款摇杆的操作方式与游戏手柄类似，不同的是该摇杆可以沿轴线扭转，因此它有三个自由度。缺点在于个头太大，导致ABB的示教器右侧厚度很高，并且在使用过程中，为了控制机器人的6个自由度，仍然需要使用其他按键进行切换，不是很直观。

有人要问了，既然空间6个自由度，那有没有可以支持6个自由度的摇杆，有的话用这个不就好了，非要整这么麻烦。

恩，KUKA也是这么想的。

做三维设计的同学可能有用过3Dconnexion出品的SpaceNavigator3D鼠标：

KUKA的示教器上就有这么一个类似的神器，就是6D鼠标（下图一右边偏上的SpaceMouse），可以理解为可控制6个方向的摇杆（平时我们玩游戏主机/街机手柄上的摇杆只有2个自由度，一个摇杆只能控制上下+左右），KUKA的6D鼠标可以同时控制上下、左右、前后、回转、俯仰、偏转和俯仰，见下图（现款KUKA示教器KRC4SmartPad）：

眼尖的同学已经发现这俩货长的特别像了，是的，按照辈分算，KUKA示教器上使用的6D鼠标可以称得上是3DconnexionSpaceNavigator的爷爷辈了。

这里不得不提一个传奇人物BerndGombert，这位大爷身背100多项专利，并且是一位连续创业的企业家。1989到2001年间，他作为研究员在DLR工作，其中主要的项目既是LBR机器人，也就是iiwa的前身。1991年，他发明了3D鼠标，并以此建立了一家名为SpaceControlGmbH的公司，后来出售给了罗技，也就是现在的3Dconnexion；2000年，他又创办了eStopGmbH，为汽车行业提供刹车系统，KUKA机器人电路板维修，该公司在2005年被SiemensVDO收购；紧接着在2008年，Gombert带领eStop的核心团队出走创业，建立了RGMechatronics，本来这是一家做咨询的公司，后来各种机缘巧合，先做医疗机械臂，后来转到了协作机器人研发上，并改组为GomtecGmbH；2015年4月，ABB宣布收购德国协作机器人制造商Gomtec。

这才是人生赢家好么。

KUKA的6D鼠标相比普通按键有多方便，只有用过的人才能体会。喜欢玩实况/FIFA/KOF的同学，想象一下键盘和手柄之间的差距，乘以3，基本就是这个水平。

有人可能要问了，把这玩意弄稳定点，放到工业产品上也没啥难度吧。恩，现在来看确实没啥难度，但是KUKA什么时候开始用6D鼠标的呢？1996年。那一年KUKA推出了全球首个PC-Based实时机器人控制器，在与之匹配的KCP2示教器上，KUKA第一次安装了6D鼠标，见下图，右侧白色的圆柱体就是：

那个时候中国正式接入国际互联网才刚刚2年，大部分中国人才刚刚开始在学校学习普通的鼠标怎么使用，那个时候KUKA竞争对手的示教器是这个样子的（ABBS4TeachPendant1994~1999）：

当然，超前的设计总会伴随着一些不可靠因素。由于集成度太高，再加上工厂的使用环境和工人的使用习惯远比消费级市场环境恶劣，导致KUKA的6D鼠标故障率比较高，经常会出现自己漂移甚至不能使用的情况，为此KUKA在其每一代示教器上都另外设置了备用的6组+、-按键以防万一，也算是不得已的折中。

再贴一张市面上主流厂商的示教器的汇总图（从左往右依次是KUKA、KEBA、FANUC、ABB、YASKAWA、COMAU）：

接下来讲讲机械本体的颜值。

工业圈里很多产品外观都很挫，其主要设计出发点都是保证功能性和可靠性，高颜值外观对产品销量的提升效果远比不上消费级产品。因此外观设计大部分会为成本让路，能用，可靠，不是太丑就行。

KUKA虽身在工业圈，但是企业的内心非常潮流，人家就是要逼格高，就是要看着爽，多那点成本爷不在乎。其产品外观流线型设计非常棒，很多结构件和电机的设计也有很科幻感，多款获得红点和IF大奖，比如其当家花旦KUKALBRiiwa，把这机器人放到工厂里都舍不得用啊：

这里插一句，文献中可能对这款机器人有两种称呼，一种是LWR，一种是LBRiiwa。前者是德国宇航局DLR使用的名称，为LightWeightRobot的缩写，在iiwa没出之前，很多高校买LBR回来做学术研究，经常读论文的同学可能会见的比较多；后者是KUKA将其DLRLWR商业化之后赋予的新名称，LBR是德语的轻型机器人的缩写，iiwa是IntelligentIndustrialWorkAssistant的缩写。

再来看看KUKA机器人妖娆的腰段。

一般上习惯将工业机器人大臂下部与底座相接的地方称为腰座，由于这个地方要布置巨大的2轴电机、减速器、平衡缸等大型部件，所以很难做好结构和美观之间的平衡。为了更好的理解，先科普一个大型重载机器人都会用到的关键部件：平衡系统。

对于六轴工业机器人来讲，在大部分时间里，2轴所承受的负载是最高的，尤其在手臂伸展较开的时候，例如下图，2轴电机需要承担整个机器人大部分的自重外加负载的重量：

出于结构设计和功耗方面的考虑，2轴电机功率不能选的太大，在上面那种情况下只靠2轴电机无法提供足够的转矩输出，因此就需要额外的平衡系统来为2轴提供辅助转矩，一般情况下，平衡系统可以提供全部所需转矩的40%以上。

在机器人发展的早期，由于技术和成本限制，大型机器人的平衡系统普遍选用实心的金属结构件，结构简单，成本低廉，缺点是占用的空间较大，限制机器人的工作范围：

之后主流的平衡系统开始演变为多弹簧嵌套的方式，显著缩小了机器人的体积，慢慢的几乎所有的大型机器人屁股后面都挂着一个粗壮的圆筒形平衡缸，其内部一般是多个大小不一的弹簧嵌套在一起组成的，例如下图。注意上图中机器人大臂两端也是带有弹簧平衡缸的。