工业机器人概述
工业机器人的名词解释
工业机器人的名词解释
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由
度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。
它能够接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。
主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。
控制系统用来发出指令和执行指令，相当于人类的大脑；驱动系统通过接收指令来行走和工作，相当于人的手和脚。
工业机器人的应用范围很广，涵盖电子、物流、化工等各个工业领域。
它能够提高生产效率、降低成本、保证产品质量，并且能够完成危险或难以进行的劳作，为人类带来诸多便利。
此外，工业机器人能力的评价标准包括智能、机能和物理能等方面。
智能指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能指变通性、通
用性或空间占有性等；物理能指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。
总的来说，工业机器人是一种重要的自动化生产工具，能够为现代工业生产带来巨大的变革和发展。
工业机器人介绍
工业机器人介绍工业机器人是一种自动化生产设备，主要用于工业制造领域。
它在工厂生产线上完成各种作业，例如：搬运、装配、焊接、喷涂和质量检测等工作。
下面详细介绍工业机器人的定义、分类、工作原理、应用和发展趋势。
一、定义工业机器人是指可编程、可重复、多关节、自动操作的机器人系统。
工业机器人是通过计算机程序控制完成多种任务的一种自动化生产设备。
二、分类根据使用目的和系统构成，工业机器人可分为以下几类：1. 按工作领域划分（1）组装、喷涂类机器人（2）焊接、切割类机器人（3）搬运类机器人（4）质量检测类机器人（5）特种加工类机器人2. 按系统构成划分（1）电气式机器人（2）液压式机器人（3）气动式机器人（4）其他形式机器人三、工作原理工业机器人通常由机械手臂、控制器、传感器等组成。
其中机械手臂是最核心的部件。
机械手臂有多个关节，可以完成各种复杂的操作，例如旋转、抬升、伸缩等；控制器负责控制机械手臂进行工作，控制器一般会采用PLC 或者PC 控制系统；传感器用于实时监测机器人运动状态和环境变化，例如摄像头、触发传感器、测量仪器等。
四、应用工业机器人广泛应用于各种自动化生产线中，例如：1. 汽车制造业在汽车制造业中，工业机器人主要用于车身焊接、喷涂、装配和检测等工作。
2. 电子制造业在电子制造业中，工业机器人主要用于半导体芯片制造、电路板组装、精密零件加工等领域。
3. 医疗器械制造业在医疗器械制造业中，工业机器人主要用于人造关节、假肢等产品加工。
4. 食品饮料制造业在食品饮料制造业中，工业机器人主要用于瓶装饮料的装瓶、封口和标签贴合等工作。
五、发展趋势工业机器人具有高效率、高质量、高稳定性等优点，已成为制造业自动化的必然趋势。
随着人工智能和物联网技术的不断发展，工业机器人将越来越智能化和人性化，成为实现智能制造的核心设备之一。
未来，工业机器人将更加灵活、高速、精准和安全，为各个行业的生产端提供更多支持和帮助。
工业机器人介绍
2、健康福利服务机器人
健康福利服务机器人是指在 医院里为医生或病人提供服 务的服务机器人。图中是直 接为病人提供康复治疗的服 务机器人。他可以提供指定 负载力和行走速度的步行训 练和为腿部受伤的病人提供 术后康复训练治疗。许多研 究单位和公司正在积极开发 的各种类型的智能轮椅和智 能病床也都属于健康福利服 务机器人。
工业生产中的应用
工业机器人在工业生产中能代替人
做某些单调、频繁和重复的长时间 作业，或是危险、恶劣环境下的作 业，例如在冲压、压力铸造、热处 理、焊接、涂装、塑料制品成形、 机械加工和简单装配等工序上，以 及在原子能工业等部门中，完成对 人体有害物料的搬运或工艺操作。
构造与分类
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部 分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和 手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人 有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动 自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使 执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程 序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
间接驱动方式图例（1）：
间接驱动方式图例（2）：
3．材料的选择：
选择机器人本体的材料，应从机器人的性 能要求出发，满足机器人的设计和制造要 求。如： 机器人的臂和机器人整体是运动的，则要 求采用轻质材料。 精密机器人，则要求材料具有较好的刚性。 还要考虑材料的可加工性等。 机器人常用的材料有：碳素结构钢、铝合 金、硼纤维增强合金、陶瓷等。
二、服务机器人分类
按服务对象和应用目的不同，可以分为以下六类： 医疗服务机器人 健康福利服务机器人 公共服务机器人 家庭服务机器人 娱乐机器人 教育机器人
工业机器人简介
控制系统
01
硬件系统
工业机器人控制系统通常采用高性能的硬件设备，如处理器、内存、存
储设备等，以实现快速、准确的运动控制。
02 03
软件系统
工业机器人控制系统软件通常采用专用的机器人控制系统软件，如ROS （Robot Operating System）等，以实现机器人的运动规划、轨迹生 成、碰撞检测等功能。
02
工业机器人结构与原理
机械结构
关节结构
工业机器人通常采用关节式结构 ，由多个关节连接构成，每个关 节可以独立运动，实现机器人的
灵活操作。
末端执行器
工业机器人末端执行器是机器人 直接与工件接触的部位，根据作 业需求，末端执行器可以设计成 各种形状和功能，如夹具、喷枪
、焊枪等。
传动系统
工业机器人传动系统包括电机、 减速器、传动机构等，用于驱动
通过机器人对生产线的优化，可以减 少人工干预，降低生产成本，提高产 品质量。
生产线监控
机器人可以实时监测生产线的运行状 态，及时发现并处理异常情况，确保 生产过程的稳定性和可靠性。
物料搬运与装配
物料搬运
工业机器人可以用于物料的搬运，包括原材料、半成品和成品等 ，实现快速、准确、高效的物料搬运。
装配作业
应用领域与优势
应用领域
工业机器人广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工、金属加工等各个行业 ，提高了生产效率和产品质量。
优势
工业机器人具有高效、精准、稳定、可靠等优点，能够替代人工完成危险、繁 重、重复的工作，提高生产效率和降低成本。同时，工业机器人还能够提高产 品质量和一致性，减少人为因素对生产过程的影响。
运动控制技术
关节控制
机电一体化技术 笫8章 工业机器人
② 柱面坐标机器人
θ
r
工业机器人的坐标结构形式 直角坐标系 柱面坐标系 球面坐标系 多关节坐标系
x
柱面坐标机器人 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。
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③ 球面坐标机器人
β
工业机器人的坐标结构形式
θ
r
直角坐标系 柱面坐标系 球面坐标系 多关节坐标系
第五：瑞士史陶比尔（ STAUBLI ） 史陶比尔集团有着100多年的发展历史，是一家在纺织机械，工业快速接头和工业机器 人三大领域保持领先地位的世界知名企业。为了向客户就近提供更好、更快捷的服务， 1997年史陶比尔集团在亚洲建立了首家制造工厂-史陶比尔（杭州）公司。秉承史陶比尔 一贯的优良传统和专业精神，史陶比尔(杭州)公司竭诚向客户提供创新、完美的解决方案 和优质的技术支持和服务。
一般,机器人自由度等于它的关节数,大多是有6-8个自由度， 自由度越多，机器人的功能就越强。图8-2左图所示的就是具有6 个自由度的工业机器人，各关节动作是由电动执行装置和齿轮减 速传动机械来实现的。6个自由度如下：
①手臂扫掠（腰左转或右转）； ②肩旋转（肩向上或向下）；
③肘伸展（肘缩进或伸出）；
10
“机器人学三原则”
这三个原则如下：
1）机器人不得伤害人或由于故障而使人遭受不幸； 2）机器人应执行人们下达的命令，除非这些命令与第 一原则相矛盾；
3）机器人应能保护自己的生存，只要这种保护行为不 与第一或第二原则相矛盾。
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2.工业机器人的基本参数
机器人的基本参数主要有工作空间、自由度、有效负载、运动 精度、运动特性、动态特性等。
工业机器人概述
工业机器人分类
平面关节型机器人又称为SCARA型机器人 是圆柱坐标机器人的一种形式，SCARA机器 人有3个旋转关节，其轴线相互平行，在平面 内进行定位和定向。另一个关节是移动关节， 用于完成末端件在垂直于平面的运动。具有精 度高，有较大动作范围，坐标计算简单，结构 轻便，响应速度快，但是负载较小，主要用于 电子、分拣等领域。
安全注意事项
静电放电危险！
ESD （静电放电）是电势不同的两个物体 间的静电传导，它可以通过直接接触传导，也可 以通过感应电场传导。 搬运部件或部件容器时， 未接地的人员可能会传导大量的静电荷。 这一 放电过程可能会损坏敏感的电子设备。所以有此 标识的情况下，要做好静电放电防护。
安全注意事项
紧急停止！
安全注意事项
关闭总电源！
在进行机器人的安装，维修和保养时切记要 将总电源关闭。带电作业可能会产生致命性后果。 如不慎遭高压电击可能会导致心博停止、烧伤或 其它严重伤害。
安全注意事项
与机器人保持足够安全距离！
在调试与运行机器人时，它可能会执行一些 意外的或不规范的运动。 并且，所有的运动都 会产生很大的力量，从而严重伤害个人和／或损 坏机器人工作范围内的任何设备。所以时刻警惕 与机器人保持足够的安全距离。
工业机器人发展
工业机器人最显著的特点如下：
(3)通用性：除了专门设计的专用的工业机器人外， 一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用 性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具 等）便可执行不同的作业任务。
工业机器人发展
自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代， 而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了 人类社会的进步。时至今日，机电一体化、机械智能化等 技术应运而生。人类充分发挥主观能动性，进步增强对机 械的利用效率，使之为我们创造更加巨大的生产力，并在 一定程度上维护了社会的和谐。
工业机器人简介
圆柱坐标型操作机，它有两个移动关节和一个转动关 节，末端操作器的安装轴线之位姿由(z，r，θ)坐标 予以表示。 该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工作范围较 大，末端操作器可获得较高的运动速度。它的缺点 是末端操作器离z轴愈远，其切向线位移的分辨精度 就愈低。
3.球坐标型
球坐标型操作机它有两个转动关节和一个移动关节， 末端操作器的安装轴线之位姿由(θ，φ， r)坐标予以 表示。该种型式的工业机器人，空间尺寸较小，工 作范围较大。
三.工业机器人的组成及功能
工业机器人由三大部分五个子系统组成。三大部分 是机械部分、传感部分和控制部分执行机构、驱动 系统、传动系统、控制系统 及智能系统部分组成。 执行机构是机器人赖以完成各种作业的主体部分。 通常为开式空间连杆机构。 驱动-传动机构由驱动器和传动机构组成。传动有机 械式、电气式、液压式、气动式和复合式等。而驱 动器有步进电机、伺服电机、液压马达和液压缸等。
末端操作器
自由度的末端操作器
四.工业机器人的分类与性能
1.直角坐标型 它有三个移动关节，可使末端操作器作三个方向的独 立位移。 优点：定位精度较高，空间轨迹规划与求解相对较容 易，计算机控制相对较简单。 缺点：它的不足是空间尺寸较大，运动的灵活性相对 较差，运动的速度相对较低。
2.圆柱坐标型
工业机器人
一.工业机器人的历程
1960 年美国 AMF 公司生产了首台工业生产柱坐标型 Versatran机器人，可进行点位和轨迹控制。 1979年，Unimation 推出PUMA 机器人：多关节、全电 机驱动、多CPU二级控制，采用VAL专用语言，可配视 觉、触觉、力觉传感器。 新世纪 —— 智能机器人，更完善的环境感知能力，还 具有逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要求与 环境信息自主工作。
工业机器人
工业机器人定义：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
工业机器人的应用领域：应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，广泛使用在点焊、弧焊、装配、材料加工、物流搬运、码垛、拾取及包装、机床上下料、喷涂及喷装等工艺流程著名工业机器人厂家：发那科（FANUC）——日本FANUC（发那科）是日本一家专门研究数控系统的公司，成立于1956年，是世界上最大的专业数控系统生产厂家，目前占据全球70%的数控系统市场份额。
该公司的机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，广泛应用于装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节。
库卡（KUKARoboterGmbh）——德国库卡（KUKA）是世界工业机器人和自动控制系统领域的顶尖制造商，产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。
KUKA在全球拥有20多个子公司，其中大部分是销售和服务中心。
共产品最通用的应用范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其他自动化作业。
ABBRobotics机器人——瑞典ABB集团总部位于瑞士苏黎世，由两个历史均达100多年的国际性企业瑞典的阿西亚（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞（BBCBrownBoveri）在1988年合并而成。
ABB是电力和自动化技术领域的领导者，其机器人产品和解决方案广泛应用于汽车制造、食品饮料、计算机和消费电子等众多行业的焊接、装配、搬运、喷涂、精加工、包装和码垛等不同作业环节。
安川电机（YaskawaElectricCo.）——日本安川电机自1977年研制出第一台全电动工业机器人以来，已有28年的机器人研发生产历史，旗下拥有Motoman美国、瑞典、德国以及SyneticsSolutions美国公司等子公司。
对工业机器人的了解和认识
对工业机器人的了解和认识工业机器人是一种具有高度智能化和自主性的现代化机器人。
它们能够在工业生产线上完成各种繁重、危险和重复性的工作任务，从而提高生产效率和质量，降低生产成本。
在本文中，我们将全面了解和认识工业机器人的基本概念、应用领域、工作原理以及发展趋势。
一、工业机器人的基本概念工业机器人是一种由电子技术、计算机技术以及机械工程技术等多种技术综合应用于制造业领域的机器人。
它们被设计用于代替人力完成工厂生产过程中的重复性、繁重或危险的任务，如车间装配、焊接、搬运、喷涂等。
工业机器人具备自主感知、决策和执行能力，能够根据预先设定的程序和条件自动执行任务。
二、工业机器人的应用领域工业机器人在许多制造业领域都有广泛的应用。
首先是汽车制造业，工业机器人在汽车生产线上扮演着重要的角色。
它们能够完成汽车零部件的组装、焊接、喷涂等工作，提高生产效率和产品质量。
其次是电子制造业，工业机器人在电子产品的生产过程中发挥着关键作用，如电路板组装和焊接。
此外，工业机器人还在食品加工、医药制造、塑料制品等领域得到广泛应用。
三、工业机器人的工作原理工业机器人通过感知、决策和执行三个关键步骤完成工作任务。
首先，它们通过传感器感知周围的环境和目标物体，获取必要的信息。
然后，机器人根据预先编写的程序和算法进行决策，确定如何执行任务。
最后，机器人根据决策结果，通过运动控制系统驱动执行器，完成任务。
四、工业机器人的发展趋势随着科学技术的进步和工业生产的要求，工业机器人正不断发展和演进。
首先，人机协作成为了一个重要的发展趋势，机器人能够与人类工作人员在同一工作区域内共同完成任务。
其次，机器人的智能化程度不断提高，能够通过学习和适应不同的工作环境和任务要求。
此外，机器人的柔性化和模块化设计也是未来发展的重点，能够满足不同生产情况下的需求。
综上所述，工业机器人是一种能够自主执行工作任务的现代化机器人。
它们在各个制造业领域都有广泛的应用，能够提高生产效率和产品质量。
工业机器人
五、工业机器人的分类
1．按用途分： 工业机器人、空间机器人、水下机器人、军用机器人、
排险救灾机器人、教学机器人和娱乐机器人等。
2．按主要功能分： 操作机器人：主要是模仿人的手和手臂的工作。 移动机器人：工业生产中带有行走机构的机器人完成
运输，上下料等工作。 信息机器人：主要指以计算机系统为基础的智能行为
手臂 肘部伸长
肩部旋转
机器人控 制器
手臂摆转 俯仰
偏转 手腕
转动
工业机器人的典型结构
四、机器人的主要技术参数
1．自由度： 指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。
2．工作精度： 包括定位精度和重复定位精度。可以用精密度、正
确度、和准确度三个参数来衡量。 定位精度：指机器人实际到达的位置和设计的理想位
工业机器人一般由主构架（手臂）、手腕、驱动系统、 测量系统、控制器及传感器等组成。工业机器人不同于机 械手。
工业机器人具有独立的控制系统，可以通过编程实现 动作程序的变化；而机械手只能完成简单的搬运、抓取及 上下料工作，它一般作为自动机或自动线上的附属装置， 工作程序固定不变。
液 压 /电 气 动 力 装 置
3.其它领域
机器人在其它领域的应用也非常广泛，如工业机 器人可以取代人去完成一些危险环境中的作业(如放射 线、火灾、海洋、宇宙等)。例如，2004年1月4日，美 国“勇气”号火星探测机器人实现了人类登陆火星的
梦想，下图为“勇气”号的图片。
空间机器人
ANTE是美国卡内基·梅隆大学为 探行星做准备而研制的，高3米，宽 2米，重400千克。
焊接工业机器人系统示意图
机器人汽车焊接生产线
2.机械制造领域
机械制造企业的柔性制造系统采用搬运机器人搬运 物料、工件和工具，装配机器人完成设备的零件装配， 测量机器人进行在线或离线测量。
工业机器人毕业设计
工业机器人关键技术参数
精度：机 器人执行 任务的准 确程度
速度：机 器人执行 任务的速 度
负载：机 器人能够 承受的最 大重量
工作范围： 机器人能 够到达的 最大距离 和角度
控制系统： 机器人控 制运动的 方式
安全性： 机器人在 运行过程 中的安全 保障措施
工业机器人选型依据与步骤
确定需求：明确 机器人的用途、 工作环境、负载 能力等
02
工业机器人设计与选型
工业机器人设计原则
安全性：确保机器人在运行过程中不会对人员和设备造成伤害 可靠性：保证机器人在长时间运行中能够稳定工作，减少故障率 灵活性：机器人应具备足够的灵活性，能够适应不同的工作环境和任务需求 易维护性：机器人设计应便于维护和维修，降低维护成本和停机时间
成本效益：在满足设计要求的前提下，尽量降低机器人的制造和运行成本，提高经济效益
比较性能：比较 不同机器人的性 能参数，如精度、 速度、稳定性等
考虑成本：考虑 机器人的购买成 本、维护成本、 能耗成本等
确定选型：根据 需求、性能和成 本，选择合适的 机器人型号和配 置
03
工业机器人控制系统设计
控制系统硬件架构设计
控制器：负责控制机器人 的运动和操作
传感器：用于检测机器人 和环境的状态
应用系统集成流程与规范
需求分析： 明确客户需 求，确定系 统集成的目
标和范围
系统设计： 根据需求分 析结果，进 行系统架构 设计、功能 模块设计等
硬件选型： 选择合适的 工业机器人、 传感器、控 制器等硬件
设备
软件开发： 编写控制程 序、人机界 面程序等软 件，实现系
统功能
集成调试： 将硬件设备 和软件程序 集成在一起， 进行调试和
《工业机器人》第一章 概述
1998年丹麦乐高公司推出机器人 （Mind-storms）套件，让机器人制造变 得跟搭积木一样，相对简单又能任意拼 装，使机器人开始走入个人世界。
三、 工业机器人的发展过程
工业机器人的发展过程可分为三个阶段：
①
②
③
第一代机器人 ----示教再现机器人 第二代机器人 ----带感觉的机器人 第三代机器人 ----智能机器人
工业机器人的由来
1886年法国作家利尔亚当在他的小说《未来夏娃》
中将外表像人的机器起名为android，它由四部分组成：
1：生命系统（平衡、步行、发声、身体摆动、感觉 、表情、调节运动等）； 2：造型解质（关节能自由运动的金属覆盖体，一种 盔甲）；
3：人造肌肉（在上述盔甲上有肉体、静脉、性别等
身体的各种形态）；
电力驱动
这种驱动是目前在工业机器人中用的 最多的一种。早期多采用步进电动机(SM) 驱动，后来发展了直流伺服电动机(DC)， 现在交流伺服电动机(AC)驱动也开始广泛 应用。上述驱动单元有的直接驱动机构运 动．有的通过谐波减速器装置来减速，结 构简单紧凑。
液压驱动
液压传动机器人有很大的抓取能力， 抓取力可高达上百公斤力，液压力可达 7MPa，液压传动平稳，动作灵敏，但对密 封性要求高，不宜在高或低温现场工作， 需配备一套液压系统。
与已定义的外部环境交流Leabharlann 与硬件环境的交互
与未定义的外部 环境的交流
与外部设备的通信 工作域中的障碍 自由空间的描述 操作对象物的描述 与生产单元监控计算机所提 供的管理信息系统的通信
从外部环境中感知、
与软件环境的交互
学习、判断和推理， 实现环境预测，产生 新的适应指令，并根 据客观环境规划自己 的行动。
工业机器人ppt
详细描述
人机协作是工业机器人发展的一个重要方向 。通过先进的传感器和算法，机器人能够更 准确地理解人类的意图，从而更安全、更高 效地与人类共同工作。智能化技术则赋予了 机器人自主学习和决策的能力，使其能够适 应不断变化的工
随着云计算和物联网技术的发展，工业机器 人正逐渐实现远程监控、数据分析和实时控 制等功能，提高了生产过程的灵活性和可扩 展性。
工业机器人
汇报人：可编辑
2023-12-23
目录
CONTENTS
• 工业机器人概述 • 工业机器人的技术原理 • 工业机器人的关键技术 • 工业机器人的发展趋势 • 工业机器人在各行业的应用案例
01
工业机器人概述
定义与特点
定义
工业机器人是一种可编程、多用 途的自动化机器，能够按照预设 程序执行重复性任务，提高生产 效率和降低生产成本。
05
工业机器人在各行 业的应用案例
汽车制造业
总结词
工业机器人在汽车制造业中广泛应用，涉及装配、焊接 、喷涂、搬运等环节。
详细描述
工业机器人能够提高生产效率、降低人工成本，实现高 精度、高质量的制造。在汽车装配环节，机器人能够快 速、准确地完成各种零部件的装配工作，提高生产效率 。在焊接和喷涂环节，机器人能够替代人工完成高强度 和高危险性的工作，提高生产安全性和产品质量。
物流业
总结词
工业机器人在物流业中主要用于自动化仓库、分拣和配送等环节。
详细描述
工业机器人能够提高物流效率、降低人工成本，实现快速、准确的货物分拣和配送。在 自动化仓库中，机器人能够快速、准确地完成货物的存取和搬运工作，提高仓库管理效 率。在分拣环节，机器人能够快速识别货物信息，准确分拣到指定位置。在配送环节，
工业机器人的名词解释
工业机器人的名词解释工业机器人，也被称为工业自动化机器人，指的是用于在工业生产中执行各种任务的机器设备。
它们通过使用计算机程序进行控制和操作，能够替代人力完成各种繁重、危险或重复性的工作。
工业机器人在现代制造业中起到了至关重要的作用，大大提高了生产效率、减少了劳动力成本，并为企业带来了更高的竞争力。
一、工业机器人的起源与发展工业机器人的起源可以追溯到20世纪50年代。
当时，工业界对于提高生产效率的需求不断增加，人们开始探索一种能够模拟人类动作、完成复杂任务的机器人。
随着计算机技术的发展和电子元件的进步，工业机器人得以实现。
在过去几十年里，工业机器人经历了技术的飞速进步与不断演化。
从最初的单臂、单关节机器人到如今的多臂、多关节、多功能机器人，工业机器人的性能和应用领域得到了极大的拓展。
二、工业机器人的基本构成1. 机械结构：工业机器人的机械结构通常是由机械臂、末端执行器、关节和驱动系统等组成。
机械臂是机器人的核心部分，它类似于人的手臂，能够灵活地进行运动。
末端执行器是机器人的“手”，用于完成各种任务。
关节和驱动系统则用于控制机械臂和末端执行器的运动。
2. 传感器系统：工业机器人配备了各种传感器，以获取外部环境的信息。
常见的传感器包括视觉传感器、力传感器、位置传感器和温度传感器等。
这些传感器能够帮助机器人感知并适应不同的工作环境，从而提高工作的精度和准确性。
3. 控制系统：工业机器人的控制系统是机器人的“大脑”，负责对机器人进行精确的控制和操作。
控制系统由计算机、控制器和编程软件组成。
程序员通过编写指令来控制机器人的动作，使其按照预定路径和工艺进行工作。
三、工业机器人的应用领域工业机器人在各个行业中得到广泛应用。
以下列举几个常见的领域：1. 制造业：工业机器人在制造业中扮演着重要的角色。
它们能够进行装配、焊接、喷涂、搬运等工作，大大提高了生产效率和品质稳定性。
2. 汽车工业：汽车制造业是工业机器人应用最广泛的领域之一。
工业机器人简述
工业机器人简述工业机器人是一种用于替代或辅助人力完成各种工业任务的自动化设备。
它们可以在工厂生产线上执行各种重复性的、繁琐的或危险的任务，极大地提高了生产效率和产品质量。
本文将对工业机器人进行简要介绍，并探讨其在现代制造业中的应用。
一、工业机器人的定义和分类工业机器人是指由各种机械、电气和电子设备组成的自动控制系统，能够在各种工业环境中执行预定任务的装置。
根据其结构和功能特点，工业机器人可以分为以下几类：1. 固定式机器人：这种机器人通常固定在工作台或地板上，适用于对物体进行简单操作和加工。
它们具有较大的稳定性和刚性，适合进行高精度的工作。
2. 台式机器人：这种机器人安装在一个特制的移动台上，可以在工作台面上自由移动。
它们常用于组装、搬运和装卸等操作，具有较好的灵活性和适应性。
3. 移动式机器人：这类机器人可以在工厂内自由移动，能够在不同工作站之间完成任务。
它们通常通过导航和避障系统来实现自主导航和路径规划。
4. 协作式机器人：这种机器人可以与人类共同工作，能够感知和适应人类的动作和需求。
它们常用于需要机器人和人类紧密合作的任务，如装配线上的协作组装。
二、工业机器人的应用领域工业机器人在现代制造业中起着至关重要的作用，广泛应用于以下几个领域：1. 汽车制造：工业机器人在汽车制造业中应用最为广泛。
它们可以完成汽车的焊接、喷涂、装配等工序，高效且准确地完成任务，提高了汽车生产线的效率和质量。
2. 电子制造：在电子制造业中，工业机器人能够完成电子产品的组装、测试和包装等工作。
它们具有高速度和高精度的特点，能够满足电子产品对质量和生产效率的要求。
3. 医药制造：工业机器人在医药制造业中的应用也越来越广泛。
它们可以在制药过程中进行灌装、包装和质检等工作，提高了生产效率和质量可控性，同时减少了人为操作的风险。
4. 食品加工：工业机器人在食品加工行业中扮演着重要的角色。
它们可以完成食品的分拣、包装和装配等任务，提高了加工速度和准确度，同时也增强了食品生产的卫生可靠性。
工业机器人概论
工业机器人的关键技术
2. 感知技术
感知技术是工业机器人实现自主 导航和智能操作的关键。通过传 感器和算法，机器人可以感知周 围环境，获取物体的位置、大小 、形状等信息，从而进行精确的 操作。目前，机器人的感知技术 已经取得了很大的进展，但仍有 许多挑战需要克服
工业机器人的关键技术
3. 人工智能技术
人工智能技术是工业机器人未来 的发展方向。通过人工智能技术 ，机器人可以更好地理解和适应 复杂的工作环境，实现自主学习 和决策，提高工作效率和质量。 目前，人工智能技术在工业机器 人领域的应用还处于初级阶段， 但随着技术的不断发展，其应用 前景非常广阔
工业机器人的关键技术
4. 通信技术
通信技术是实现工业机器人互联互通的关键。通过高速、稳定的通信技术，可以实现机器 人之间的信息交换和协同工作，提高生产效率和质量。目前，5G、物联网等通信技术的发 展为工业机器人的通信提供了更广阔的空间
通过设定机器人的运动
1
轨迹和范围，避免机器 人与周围环境的碰撞
定期维护和检查：对机
器人进行定期的维护和
检查，确保其正常、安 全地运行
4
培训和教育：对操作人 员进行培训和教育，使 其了解机器人的工作原
理和安全操作规程
3
安全监控和报警系统： 通过安全监控和报警系 统，实时监测机器人的 运行状态和环境变化， 及时发现并处理潜在的
按自由度分类：可以分为单自由 度机器人、二自由度机器人、三
自由度机器人等
按控制方式分类：可以分为点位 控制机器人、轨迹控制机器人、 力控制机器人等
工业机器人的组成与工作原理
工业机器人的组成与工作原理
工业机器人通常由机械臂、 控制器、伺服系统、传感器
工业机器人
发展趋势
1.人机协作
随着机器人从与人保持距离作业向与人自然交互并协同作业方面发展。拖动示教、人工教学技术的成熟，使 得编程更简单易用，降低了对操作人员的专业要求，熟练技工的工艺经验更容易传递。
2.自主化
目前机器人从预编程、示教再现控制、直接控制、遥操作等被操纵作业模式向自主学习、自主作业方向发展。 智能化机器人可根据工况或环境需求，自动设定和优化轨迹路径、自动避开奇异点、进行干涉与碰撞的预判并避 障等。
2.在焊接方面的应用
焊接机器人主要承担焊接工作，不同的工业类型有着不同的工业需求，所以常见的焊接机器人有点焊机器人、 弧焊机器人、激光机器人等。汽车制造行业是焊接机器人应用最广泛的行业，在焊接难度、焊接数量、焊接质量 等方面就有着人工焊接无法比拟的优势。
3.在装配方面的应用பைடு நூலகம்
在工业生产中，零件的装配是一件工程量极大的工作，需要大量的劳动力，曾经的人力装配因为出错率高， 效率低而逐渐被工业机器人代替。装配机器人的研发，结合了多种技术，包括通讯技术、自动控制、光学原理、 微电子技术等。研发人员根据装配流程，编写合适的程序，应用于具体的装配工作。
3.智能化、信息化、网络化
越来越多的3D视觉、力传感器会使用到机器人上，机器人将会变得越来越智能化。随着传感与识别系统、人 工智能等技术进步，机器人从被单向控制向自己存储、自己应用数据方向发展，逐渐信息化。随着多机器人协同、 控制、通信等技术进步，机器人从独立个体向相互联网、协同合作方向发展。
2022年9月6日，工信部装备工业一司副司长郭守刚表示，中国机器人产业规模快速增长，2021年机器人全行 业营业收入超过1300亿元。其中，工业机器人产量达36.
2制定方案
要结合现场的实际生产情况，对每台工业机器人安装制定详细的方案，同时还应该制定相关的应急方案，确 保面面俱到，放矢有度。此外在实际安装前，还应该制定相关的作业指导书，要在作业指导书中明确具体的操作 规程、操作要点、需要人员和自检要求等，从而为工业机器人设备安全提供统一依据。
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机器人的机械系统
球坐标型(2RP)
特点：中心支架附 近的工作范围大,两个转 动驱动装置容易密封, 覆盖工作空间较大。 但 该坐标复杂, 难于控制, 且直线驱动装置仍存在 密封及工作死区的问题。
机器人的机械系统
关节坐标型/拟人型(3R)
关节机器人的 关节全都是旋 转的, 类似于 人的手臂,工业 机器人中最常 见的结构。它 的工作范围较 为复杂。
机械部分
机械机构系统
传感部分
机器人－环境交互系统
机器人的系统构成
感受系统由内部传感器 模块和外部传感器模块 组成, 用以获取内部和 外部环境状态中有意义 的信息。智能传感器的 用提高了机器人的机动 性、适应性和智能化的 水准。
对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效。
驱动系统
概念：要使机器人运行起来, 需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置。
作用：提供机器人各部位、各关节动作的原动力
驱动系统可以是液压传动、 气动传动、电动传 动, 或者把它们结合起来应用的综合系统; 可以是直 接驱动或者是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等 机械传动机构进行间接驱动。
机器人－环境交互系统
机器人-环境交互系 统是实现工业机器 人与外部环境中的 设备相互联系和协 调的系统。
人机交互系统
人机交互系统是使操作人员参与 机器人控制并与机器人进行联系的 装置。该系统归纳起来分为两类: 指令给定装置和信息显示装置。
机器人的机械系统
机器人机械系统
工业机器人的机械系统一般是由 连杆关节和其他形式的运动副组 成。机械系统通常包括机座立柱 手臂手腕末端执行器以及腰肩肘等
关节。
机器人的机械
机器人的机械系统
圆柱坐标型(R2P）)
优点：计算简单; 直线部分可采用液压 驱动,可输出较大的动力; 能够伸入型腔式 机器内部。
缺点：它的手臂可以到达的空间受到 限制, 不能到达近立柱或近地面的空间; 直 线驱动部分难以密封、防尘; 后臂工作时, 手臂后端会碰到工作范围内的其它物体。 这类操作机在水平转台上装有立柱，水平 臂可沿立柱上下运动并可在水平方向伸缩。 其工作范围较大，运动速度较高，但随着 水平臂沿水平方向伸长，其线位移分辨精 度越来越低。
机器人的机械系统
并不是所有的手腕都必须具备三个自由度，而是根据实际使 用的工作性能要求来确定。分为单自由度手腕、二自由度手 腕和三自由度手腕
按照驱动方式可以分为 直接驱动手腕：
驱动源直接装在手腕上。 驱动性能好的驱动电机或液压马达。 远距离传动手腕： 有时为了保证具有足够大的驱动力，驱动装置又 不能做得足够小，同时也为了减轻手腕的重量。
机器人的机械系统
并联机构（Parallel Mechanism，简称 PM），可以定义为动平台和定平台 通过至少两个独立的运动链相连接， 机构具有两个或两个以上自由度， 且以并联方式驱动的一种闭环机构。 2 特点 （1）无累积误差，精度较高； （2）驱动装置可置于定平台上或接 近定平台的位置，这样运动部分重 量轻，速度高，动态响应好； （3）结构紧凑，刚度高，承载能力 大； （4）完全对称的并联机构具有较好 的各向同性； （5）工作空间小较小； 并联机器人在需要快速响应高刚度、 高精度或者大载荷而无须很大工作 空间的领域内得到了广泛应用。
关节型工业机器人
SCARA机器人
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm，中文译名：选 择顺应性装配机器手臂）是一种圆柱 坐标型的特殊类型的工业机器人。 SCARA机器人有3个旋转关节，其轴线 相互平行，在平面内进行定位和定向。 另一个关节是移动关节，用于完成末 端件在垂直于平面的运动。手腕参考 点的位置是由两旋转关节的角位移φ1 和φ2，及移动关节的位移z决定的， 即p=f(φ1,φ2,z)，如图所示。这类机器 人的结构轻便、响应快，例如Adept1 型SCARA机器人运动速度可达10m/s， 比一般关节式机器人快数倍。它最适 用于平面定位，垂直方向进行装配的 作业。
并联机器人
机器人的机械系统
机器人机座 机器人基座可 分为固定式和 行走式两种， 大部分为固定 式。
机器人手臂 手臂是机器人 执行机构中的 重要部件，它 的作用是将被 抓取的工件运 送到给定的位 置上。
关节坐标型
平面关节型
机器人的机械系统
手腕
机器人手腕是连接末端操作器和手臂的部件，作用是调节或改变工 件的方位，具有独立的自由度。为了使手部能处于空间任意方向， 要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的旋转运动。这便是腕 部运动的三个自由度，分别称为翻转R（Roll）、俯仰P（Pitch）和 偏转Y（Yaw）。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工业机器人介绍 机器人基本结构
机器人机械系统 末端操作器
机器人控制系统
工业机器人应用 程序设计简介
工业机器人
按ISO8373，其定义为：位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重 复编程、多功能多用途、末端操作器的位置要在3个或3个以上自由度内，可 编程的工业自动化设备。
工业机器人最早应用于 汽车制造业，常用于焊 接、喷漆、上下料和搬 运。可以代替人从事危 险、有毒、低温和高热 的恶劣环境中工作。工 业机器人与数控加工中 心、自动搬运小车以及 自动 检测系统可组成柔 性制造系统（FMS）和计 算机集成制造系统 （CIMS），实现生产自 动化。
分类
直角坐标机器人 圆柱坐标机器人 球坐标机器人 关节坐标机器人
气动 液压 电动
人工操纵机器人 固定程序机器人 可编程序机器人 重演式示教机器人
串联式 并联式
感 受 系 统
工业机器人由三大部 分六个子系统组成。 三大部分分别是机械 部分、传感部分和控 制部分。
控制 部分
人机交互系统
控制系统 驱动系统
机器人的各关节运动副和连杆构件组成了不同的坐标形式。 常见的主体结构形式有：直角坐标式、圆柱坐标式、球面 坐标式、关节坐标式。
关节坐标型
平面关节型
机器人的机械系统
直角坐标机器人
优点：很容易通过计算 机控制实现，容易达到 高精度。 缺点：妨碍工作, 且占 地面积大, 运动速度低, 密封性不好
直角坐标机器人的工作空间示意图