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工业机器人的发展及未来展望

引言工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发

展。

是最先产业化的机器人技术。

它综合了计算机，控制论，机构学，信息和传感技术，人工智能仿生学等

多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用十分广泛的领域。

工业机器人概述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

机器人。

工业机器人是自动执行工作的机器装置，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。

例如：

将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机

械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。

这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机

械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任

务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种

机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。

特点及应用工业机器人由主体、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；

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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。

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。

直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、

回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个

转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。

点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、

点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，

适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。

编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以

太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：

一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使

执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动

执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自

动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机

构，使执行机构再现示教的各种动作。

示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工

作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业

机器人。

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它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复

杂的工作。

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。

发展现状在20世纪70年代到20世纪80年代初期，工业机器人变成产品

以后，得到全世界的普遍应用以后，那么很多研究机构开始研究第二代具有感

知功能的机器人，出现了瑞典的ABB公司，德国的KUKA机器人公司，日本几

家公司和日本的FUNAC公司，都在工业机器人方面都有很大的作为。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动

控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业

机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得

到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器