工业机器人的概述.pdfVIP

摘要：目前我国工业机器人技术水平不是很高,特别是在制造工艺与装备方面,不能生产高精

密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装

备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技

术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导

引车等的工业机器人产品,主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。

关键字：工业机器人日本德国十一五纲要日本工业协会JIRAIFR

一、工业机器人的概述

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”。

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。

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。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。

二、工业机器人的诞生

日本是当今的工业机器人王国，既是工业机器人的最大制造国也是最大消费国。但实际

上工业机器人的诞生地是美国。机器人的启蒙思想其实很早就出现了，1920年捷克作家卡雷

尔·恰佩克发表了剧本《罗萨姆的万能机器人》，剧中叙述了一个叫做罗萨姆的公司将机器人

作为替代人类劳动的工业品推向市场的故事，引起了世人的广泛关注。于是在1959年美国的

一家汽车公司，工业机器人应运而生。美国人英格伯格和德奥尔制造出了世界上第一台工业

机器人，他们发现可以让机器人去代替工人一些简单重复的劳动，而且不需要报酬和休息，

任劳任怨。接着他们两人合办了世界上第一家机器人制造工厂，生产unimate工业机器人。

三、工业机器人的发展

工业机器人在日本发展：与此同时，十九世纪七十年代的日本正面临着严重的劳动力短

缺，这个问题已成为