什么是工業(yè)機器人，它有什么特點

工業(yè)機器人就是利用現(xiàn)代的電子科技和機械手腳關(guān)節(jié)制造出來的一種可以模仿人體動作，來從事一一些特殊危險場所工作的智能機器人。工業(yè)機器人是機器人應用中的一個分枝，與機器人一樣，是一種可反復編程和多功能的用來搬運材料、零件、工具的操作工具。為了執(zhí)行不同的任務而具有可改變可遍程序的動作的專門系統(tǒng)。

工業(yè)機器人被廣泛應用于電子、物流、化工等各個工業(yè)領(lǐng)域之中；已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。我國正處于加快轉(zhuǎn)型升級的重要時期，以工業(yè)機器人為主體的機器人產(chǎn)業(yè)，正是破解我國產(chǎn)業(yè)成本上升、環(huán)境制約問題的重要路徑選擇；已經(jīng)在上海、徐州、常州、昆山、哈爾濱、天津、重慶、唐山和青島等地均已經(jīng)著手開建機器人產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

工業(yè)機器人發(fā)展歷程

20世紀50年代末，工業(yè)機器人最早開始投入使用。約瑟夫·恩格爾貝格（Joseph F．Englberger）利用伺服系統(tǒng)的相關(guān)靈感，與喬治·德沃爾（GeorgeDevol）共同開發(fā)了一臺工業(yè)機器人——“尤尼梅特”（Unimate），率先于1961年在通用汽車的生產(chǎn)車間里開始使用。

20世紀70年代末，由美國Unimation公司推出的PUMA系列機器人，為多關(guān)節(jié)、多CPU二級計算機控制，全電動，有專用VAL語言和視覺、力覺傳感器，這標志著工業(yè)機器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。

20世紀80年代，機器人進入了普及期，隨著制造業(yè)的發(fā)展，使工業(yè)機器人在發(fā)達國家走向普及，并向高速、高精度、輕量化、成套系列化和智能化發(fā)展，以滿足多品種、少批量的需要。

到了20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)、智能技術(shù)的進步和發(fā)展，第二代具有一定感覺功能的機器人已經(jīng)實用化并開始推廣，具有視覺、觸覺、高靈巧手指、能行走的第三代智能機器人相繼出現(xiàn)并開始走向應用。

工業(yè)機器人的組成

工業(yè)機器人由三大部分六個子系統(tǒng)組成。

三大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。

六個子系統(tǒng)可分為機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機器人－環(huán)境交互系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

工業(yè)機器人的應用

1、在碼垛方面的應用

在各類工廠的碼垛方面，自動化極高的機器人被廣泛應用，人工碼垛工作強度大，耗費人力，員工不僅需要承受巨大的壓力，而且工作效率低。搬運機器人能夠根據(jù)搬運物件的特點，以及搬運物件所歸類的地方，在保持其形狀的和物件的性質(zhì)不變的基礎(chǔ)上，進行高效的分類搬運，使得裝箱設(shè)備每小時能夠完成數(shù)百塊的碼垛任務。在生產(chǎn)線上下料、集裝箱的搬運等方面發(fā)揮及其重要的作用。

2、在焊接方面的應用

焊接機器人主要承擔焊接工作，不同的工業(yè)類型有著不同的工業(yè)需求，所以常見的焊接機器人有點焊機器人、弧焊機器人、激光機器人等。汽車制造行業(yè)是焊接機器人應用最廣泛的行業(yè)，在焊接難度、焊接數(shù)量、焊接質(zhì)量等方面就有著人工焊接無法比擬的優(yōu)勢。

3、在裝配方面的應用

在工業(yè)生產(chǎn)中，零件的裝配是一件工程量極大的工作，需要大量的勞動力，曾經(jīng)的人力裝配因為出錯率高，效率低而逐漸被工業(yè)機器人代替。裝配機器人的研發(fā)，結(jié)合了多種技術(shù)，包括通訊技術(shù)、自動控制、光學原理、微電子技術(shù)等。研發(fā)人員根據(jù)裝配流程，編寫合適的程序，應用于具體的裝配工作。裝配機器人的最大特點，就是安裝精度高、靈活性大、耐用程度高。因為裝配工作復雜精細，所以我們選用裝配機器人來進行電子零件，汽車精細部件的安裝。

4、在檢測方面的應用

機器人具有多維度的附加功能。它能夠代替工作人員在特殊崗位上的工作，比如在高危領(lǐng)域如核污染區(qū)域、有毒區(qū)域、核污染區(qū)域、高危未知區(qū)域進行探測。還有人類無法具體到達的地方，如病人患病部位的探測、工業(yè)瑕疵的探測、在地震救災現(xiàn)場的生命探測等均有建樹。

工業(yè)機器人的特點

1、可編程

生產(chǎn)自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化，工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。

2、擬人化

工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦，此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等，傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應能力。

3、通用性

除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務時具有較好的通用性，比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。

4、工業(yè)機器技術(shù)涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學和微電子學的結(jié)合－機電一體化技術(shù)，第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術(shù)的應用，特別是計算機技術(shù)的應用密切相關(guān)，因此，機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展，機器人技術(shù)的發(fā)展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。

工業(yè)機器人發(fā)展趨勢

1、人機協(xié)作

隨著機器人從與人保持距離作業(yè)向與人自然交互并協(xié)同作業(yè)方面發(fā)展。拖動示教、人工教學技術(shù)的成熟，使得編程更簡單易用，降低了對操作人員的專業(yè)要求，熟練技工的工藝經(jīng)驗更容易傳遞。

2、自主化

目前機器人從預編程、示教再現(xiàn)控制、直接控制、遙操作等被操縱作業(yè)模式向自主學習、自主作業(yè)方向發(fā)展。智能化機器人可根據(jù)工況或環(huán)境需求，自動設(shè)定和優(yōu)化軌跡路徑、自動避開奇異點、進行干涉與碰撞的預判并避障等。

3、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化

越來越多的3D視覺、力傳感器會使用到機器人上，機器人將會變得越來越智能化。隨著傳感與識別系統(tǒng)、人工智能等技術(shù)進步，機器人從被單向控制向自己存儲、自己應用數(shù)據(jù)方向發(fā)展，逐漸信息化。隨著多機器人協(xié)同、控制、通信等技術(shù)進步，機器人從獨立個體向相互聯(lián)網(wǎng)、協(xié)同合作方向發(fā)展。

審核編輯 黃昊宇

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