工業(yè)機器人發(fā)展史

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

磨拋加工機器人

“磨拋加工機器人主要應(yīng)用于航空、航海、核電葉片磨拋，采用機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，具有加工時間短，型面精度高，表面粗糙度小，加工一致性好的特點。能適應(yīng)大負載，惡劣的工作環(huán)境，精度要求高。”

焊接機器人

“弧焊機器人主要應(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：要求快速平穩(wěn)移動，定位精度要求較高。”

激光加工機器人

“激光加工機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機器人實現(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。可用于工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復(fù)等。精度要求較高。”

真空機器人

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

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

噴涂機器人

“噴漆機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，可通過手把手示教或點位示數(shù)來實現(xiàn)示教。噴漆機器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門。噴涂機器人所處。”

搬運機器人

“搬運機器人由計算機控制，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、傳輸?shù)裙δ埽灿糜谧詣踊Ⅲw倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)；

同時可在車站、機場、郵局的物品分撿中作為運輸工具。其負載量大，沒有嚴格精度要求。”

工業(yè)機器人性能評判標準

工作空間

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

運動自由度

運動自由度是指機器人操作機在空間運動所需的變量數(shù)，用以表示機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)動的獨立運動的數(shù)目來表示。

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

有效負載

有效負載是指機器人操作機在工作時臂端可能搬運的物體重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作機的負荷能力。

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

運動精度

機器人機械系統(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的實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次后實到位姿的不一致程度。

軌跡精度是指機器人機械接口從同一方向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次后實到軌跡之間的不一致程度。

運動特性

速度和加速度是表明機器人運動特性的主要指標。在機器人說明書中，通常提供了主要運動自由度的最大穩(wěn)定速度，但在實際應(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。

動態(tài)特性

動態(tài)特性結(jié)構(gòu)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)。

工業(yè)機器人全方位解讀

01我國的工業(yè)機器人現(xiàn)狀

工業(yè)機器人能在中國市場異軍突起：

首先是因為在成本上，機器人通常僅為人工成本的四分之一；

其次，機器人在質(zhì)量、效率、管理等方面還能帶來很多新的附加值。

所以，在機器人技術(shù)快速提升、價格大幅下降、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)機器人產(chǎn)業(yè)正處于一個井噴時代。

02工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)機器人由3大部分6個子系統(tǒng)組成。3大部分是機械部分、傳感部分和控制部分。6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)。

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

03工業(yè)機器人面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

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

由于關(guān)鍵零部件受國外技術(shù)壟斷，國產(chǎn)機器人并不具備顯著成本優(yōu)勢。同時，大量機器人的生產(chǎn)廠商存在低端鎖定的風(fēng)險。另外，機器人研發(fā)、制造與應(yīng)用之間缺乏有效銜接。