工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。

機(jī)器人越來越智能化，并在制造企業(yè)中擔(dān)負(fù)起越來越重要的角色。通過先進(jìn)的IT與自動化技術(shù)來促進(jìn)制造業(yè)的革新，以實(shí)現(xiàn)"智能化"，提升效率，降低成本

一.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展背景

從1920年，"Robot"這個(gè)詞被捷克劇作家創(chuàng)造出來，到現(xiàn)在機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展了近百年，從最初的單純用于搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人，到第二代具有視覺傳感器以及信息處理技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人，再到目前正在研究的"智能機(jī)器人"，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用日新月異。

二.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場景

在短短50多年的時(shí)間中，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在眾多制造業(yè)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域是汽車及汽車零部件制造業(yè)，并且正在不斷地向其他領(lǐng)域拓展，如機(jī)械加工行業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料工業(yè)、食品工業(yè)、木材與家具制造業(yè)等領(lǐng)域中。

在工業(yè)生產(chǎn)中，焊接機(jī)器人、磨拋加工機(jī)器人、焊接機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、真空機(jī)器人等工業(yè)機(jī)器人都已被大量采用。

1.磨拋加工機(jī)器人

在短短50多年的時(shí)間中，機(jī)器人技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，在眾多制造業(yè)領(lǐng)域向磨拋加工機(jī)器人主要應(yīng)用于航空、航海、核電葉片磨拋，采用機(jī)器人持砂帶在葉片表面磨拋，采用柔性接觸、視覺定位的方式減小磨拋缺陷。

與人工磨拋相比，具有加工時(shí)間短，型面精度高，表面粗糙度小，加工一致性好的特點(diǎn)。能適應(yīng)大負(fù)載，惡劣的工作環(huán)境。精度要求高。

2.焊接機(jī)器人

弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)，主要有熔化極焊接作業(yè)和非熔化極焊接作業(yè)兩種類型。

在該領(lǐng)域，國際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。應(yīng)用特點(diǎn)：要求快速平穩(wěn)移動，定位精度要求較高。

3.激光加工機(jī)器人

激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。

通過對加工工件的自動檢測，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚?、打孔、焊接和模具修復(fù)等。精度要求較高。

4.真空機(jī)器人

真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。

真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。精度要求較高。

5.噴涂機(jī)器人

噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動，具有動作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來實(shí)現(xiàn)示教。

噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。噴涂機(jī)器人所處工作環(huán)境惡劣，其精度要求較低。

6.搬運(yùn)機(jī)器人

搬運(yùn)機(jī)器人由計(jì)算機(jī)控制，具有移動、自動導(dǎo)航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò)交互等功能，它可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的柔性搬運(yùn)、傳輸?shù)裙δ?，也用于自動化立體倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)；

同時(shí)可在車站、機(jī)場、郵局的物品分撿中作為運(yùn)輸工具。其負(fù)載大，無嚴(yán)格精度要求。

三.工業(yè)機(jī)器人分類

四.工業(yè)機(jī)器人性能評判指標(biāo)

表示機(jī)器人特性的基本參數(shù)和性能指標(biāo)主要有工作空間、自由度、有效負(fù)載、運(yùn)動精度、運(yùn)動特性、動態(tài)特性等。

▲工業(yè)機(jī)器人性能評判指標(biāo)

1.工作空間（work space）

工作空間是指機(jī)器人臂桿的特定部位在一定條件下所能到達(dá)空間的位置集合。工作空間的性狀和大小反映了機(jī)器人工作能力的大小。

2.運(yùn)動自由度

運(yùn)動自由度是指機(jī)器人操作機(jī)在空間運(yùn)動所需的變量數(shù)，用以表示機(jī)器人動作靈活程度的參數(shù)，一般是以沿軸線移動和繞軸線轉(zhuǎn)動的獨(dú)立運(yùn)動的數(shù)目來表示。

自由物體在空間自六個(gè)自由度（三個(gè)轉(zhuǎn)動自由度和三個(gè)移動自由度）。工業(yè)機(jī)器人往往是個(gè)開式連桿系，每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動副只有一個(gè)自由度，因此通常機(jī)器人的自由度數(shù)目就等于其關(guān)節(jié)數(shù)。機(jī)器人的自由度數(shù)目越多，功能就越強(qiáng)。

3.有效負(fù)載（Payload）

有效負(fù)載是指機(jī)器人操作機(jī)在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作機(jī)的負(fù)荷能力。

機(jī)器人在不同位姿時(shí)，允許的最大可搬運(yùn)質(zhì)量是不同的，因此機(jī)器人的額定可搬運(yùn)質(zhì)量是指其臂桿在工作空間中任意位姿時(shí)腕關(guān)節(jié)端部都能搬運(yùn)的最大質(zhì)量。

4.運(yùn)動精度（Accuracy）

機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的精度主要涉及位姿精度、重復(fù)位姿精度、軌跡精度、重復(fù)軌跡精度等。

位姿精度是指指令位姿和從同一方向接近該指令位姿時(shí)的實(shí)到位姿中心之間的偏差。重復(fù)位姿精度是指對同指令位姿從同一方向重復(fù)響應(yīng)n次后實(shí)到位姿的不一致程度。

軌跡精度是指機(jī)器人機(jī)械接口從同一方向n次跟隨指令軌跡的接近程度。軌跡重復(fù)精度是指對一給定軌跡在同方向跟隨n次后實(shí)到軌跡之間的不一致程度。

5.運(yùn)動特性（Sped）

速度和加速度是表明機(jī)器人運(yùn)動特性的主要指標(biāo)。在機(jī)器人說明書中，通常提供了主要運(yùn)動自由度的最大穩(wěn)定速度，但在實(shí)際應(yīng)用中單純考慮最大穩(wěn)定速度是不夠的，還應(yīng)注意其最大允許加速度。

6.動態(tài)特性

動態(tài)特性結(jié)構(gòu)動態(tài)參數(shù)主要包括質(zhì)量、慣性矩、剛度、阻尼系數(shù)、固有頻率和振動模態(tài)。

五.工業(yè)機(jī)器人全方位解讀

1.我國的工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀

工業(yè)機(jī)器人之所以能在中國市場異軍突起：

首先是因?yàn)樵诔杀旧?，機(jī)器人通常僅為人工成本的四分之一；

其次，機(jī)器人在質(zhì)量、效率、管理等方面還能帶來很多新的附加值。

所以，在機(jī)器人技術(shù)快速提升、價(jià)格大幅下降、人工短缺、人力成本上升等因素的綜合作用下，中國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)井噴時(shí)代。

2.工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人由3大部分6個(gè)子系統(tǒng)組成。3大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。6個(gè)子系統(tǒng)可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件主要分成以下三部分：高精度減速機(jī)，高性能交直流伺服電機(jī)和驅(qū)動器，高性能控制器等。機(jī)器人性能指標(biāo)主要有工作空間、自由度、有效負(fù)載、運(yùn)動精度、運(yùn)動特性、動態(tài)特性等。

3.工業(yè)機(jī)器人面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

雖然機(jī)器人技術(shù)在近幾年取得了非常大的進(jìn)步，但我們要清醒地看到中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。

工業(yè)機(jī)器人設(shè)備

智能機(jī)器人越來越多的介入到了人類的生產(chǎn)和生活中，人工智能技術(shù)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，發(fā)展前景引人注目，是全球機(jī)器人行業(yè)增長最快的市場，成為世界上最大的工業(yè)機(jī)器人市場。