从零开始｜认识工业机器人

一

什么是机器人（定义）

不同国家和组织对机器人的定义：

美国机器人工业协会：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。

日本工业机器人协会：机器人是一种带有记忆装置和末端执行器的、能够通过自动化的动作而代替人类劳动的通用机器。

国际标准化组织（ISO）：机器人是一种能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务的机器。

中国对机器人的定义：机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。

从我国应用环境把机器人分为两类：工业机器人和特种机器人。

国际上的机器人学者，从应用环境出发将机器人也分为两类：制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人。

工业机器人是指面向工业生产制造领域的多关节机械手或多自由度机器人。如机械手。

工业机器人四大品牌

特种机器人则是除工业机器人之外的、用于非制造业并服务于人类的各种先进机器人，包括：服务机器人、水下机器人、娱乐机器人、军用机器人、农业机器人等。在特种机器人中，有些分支发展很快，有独立成体系的趋势。

人形机器人Atlas

服务机器人

二

工业机器人的分类

关于工业机器人的分类，国际上没有指定统一的标准，可按负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等划分。

以下按照机器人的结构特征的分类。

直角坐标系

柱面坐标系

球面坐标系

多关节坐标系

1.直角坐标机器人

具有空间上相互垂直的3个直线移动轴，通过3个独立自由度确定其手部的空间位置，其动作空间为长方体。

特点：结构简单，控制简单，精度高，但动作灵活性较差，机体的体积大。

2.圆柱坐标机器人

主要由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，具有一个回转和两个平移自由 度，其动作空间呈圆柱形。

特点：精度好，有较大动作范围，结构轻便，但是负载较小。

3.球面坐标机器人

空间位置分别由旋转、摆动和平移 3 个自由度确定，动作空间形成球面的一部分。

特点：结构紧凑，但体积稍大。

4.多关节坐标机器人

并联多关节机器人

精度较高，手臂轻盈，速度高，结构紧凑，但工作空间较小，控制复杂，负载较小。主要用于高速分拣、装箱等领域。

垂直多关节机器人

模拟人手臂功能，其动作空间近似一个球体。

特点：高自由度，精度高，速度快，动作范围大，灵活性强，广泛应用于各个行业，是当前工业机器人主流结构；但是价格高，前期投资成本高。

水平多关节机器人

结构上具有串联配置的两个能够在水平面内旋转的手臂，动作空间为一圆柱体。

特点：在垂直方向的刚性好，能方便地实现二维平面上的动作，在装配行业中得到普遍应用。

现在工业制造中，多关节坐标机器人为最常见的工业机器人，垂直多关节机器人一般多为6轴，但不限于6轴。水平多关节机器人被称为SCARA，多为4轴；并联机器人又称为Delta。

全球知名工业机器人厂商前四分别是：ABB，KUKA(库卡)，FANUC(发那科)，YASIKAWA(安川)。

三

工业机器人的应用

按作业任务将工业机器人应用分为搬运、码垛、焊接、涂装、装配等。

搬运作业是指用一种设备握持工件，从一个加工位置移到另一个加工位置。目前搬运仍然是机器人的第一大应用领域，约占机器人应用整体的4成左右。被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。

机器人码垛可满足中低产量的生产需要，也可按照要求的编组方式和层数，完成对料袋、胶块、箱体等各种产品的码垛。机器人不仅能迅速提高企业的生产效率和产量，减少人工搬运造成的错误，还能全天候作业。码垛机器人被广泛应用于化工、饮料、食品、啤酒、塑料等生产企业，对纸箱、袋装、罐装、啤酒箱、瓶装等各种形状的包装成品都适用。

机器人焊接是目前最大的工业机器人应用领域，它能在恶劣的环境下连续工作并能提高稳定的焊接质量，提高工作效率，减轻工人的劳动强度。机器人焊接突破了传统的焊接方式，实现了在一条焊接机器人生产线上同时自动生产若干种焊件。

喷涂作业环境充满了易燃、易爆的有害挥发性有机物。机器人涂装是充分利用了机器人灵活、稳定、高效的特点，不仅帮助工厂节省空间和材料，还能实现绿色涂装。

机器人装配被广泛应用于3C（电子制造）制造行业及流水线产品的组装作业,具有高效,精确,不间断工作的特点。

四

小结

从上面的简单介绍，可知工业机器人是一种能够进行编程的，并且根据程序进行自动定位控制的多功能机器。它有多个自由度，可用来搬运材料、零件和握持工具，以完成各种不同的作业。