埃斯頓機器人在生產線裝配美國：一種用于移動各種材料、零件、工具或專用裝置的，通過程序動作來執(zhí)行各種任務，并具備編程能力的多功能操作機（manipulator）

工業(yè)機器人定義日本：一種能夠執(zhí)行與人的上肢類似動作的多功能機器

中國：一種能夠自動定位控制、可重復編程的、多功能、多自由度的操作機。它能搬運材料、零件和夾持工具、用以完成各種作業(yè)。

工業(yè)機器人--工業(yè)機械臂--工業(yè)機械手可編程

：工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用，是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。

工業(yè)機器人特點擬人化

：工業(yè)機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業(yè)機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”通用性：一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務。

惡劣工作環(huán)境，危險工作

工業(yè)機器人應用圖1.9燃料自動交換機特殊作業(yè)場合

工業(yè)機器人應用自動化生產領域工業(yè)機器人應用1.焊接機器人

2.材料搬運機器人

3.裝配機器人4.噴漆和噴涂5.激光加工機器人6.AGV焊接機器人

埃斯頓焊接機器人2埃斯頓焊接機器人材料搬運機器人

埃斯頓機器人在機床上下料裝配機器人

裝配機器人

噴涂機器人

埃斯頓機器人在噴涂激光加工機器人

AGV

新松AGV減少勞動力費用；提高生產率；改進產品質量；增加制造過程柔性；減少材料浪費；控制和加快庫存的周轉；降低生產成本；消除了危險和惡劣的勞動崗位。工業(yè)機器人的優(yōu)勢全球現(xiàn)狀工業(yè)機器人應用現(xiàn)狀全球現(xiàn)役工業(yè)機器人108萬臺。過去10年，機器人的價格降低約80%，還在繼續(xù)下降，而歐美勞動力成本上漲了50%。機器人應用有兩種模式：一種是單臺機器人工作單元，另一種是使用機器人的生產線。后者在國外已經成為機器人應用的主要方式。在發(fā)達國家，機器人自動化生產線已形成一個巨大的產業(yè)，年市場容量約為2000億美元國內現(xiàn)狀工業(yè)機器人應用現(xiàn)狀我國工業(yè)機器人的需求量將以每年30％以上的速度增長。

2012年中國工業(yè)機器人銷量為2.7萬臺，同比增長17%，2013年中國市場工業(yè)機器人銷售總量比2012年增長約36％。中國不僅已經成為世界上最大的機器人市場，也是成長最快的市場。從絕對數(shù)量上看，中國的機器人數(shù)量僅為日本的18%、德國的35%；在汽車產業(yè)，每萬名工人中機器人數(shù)量只有90臺，而日本有1600多臺，美國有800多臺。工業(yè)機器人應用從單臺機器人單元向使用機器人的生產線方向發(fā)展。一般企業(yè)都不具備將機器人集成到生產系統(tǒng)的能力，因此對機器人的需求也就轉化為對機器人及其自動化成套裝備的需求。國內現(xiàn)狀工業(yè)機器人應用現(xiàn)狀為了扶持本土的機器人產業(yè)，國家近兩年已出臺相關政策，并頒布《關于推進工業(yè)機器人產業(yè)化發(fā)展的指導意見》。上海、浙江、江蘇、安徽、福建、重慶、洛陽、廣州、蕪湖等10省市出臺了機器人扶持政策，政策熱潮使企業(yè)數(shù)量激增。截至2014年5月，國內工業(yè)機器人企業(yè)總量353家，其中做系統(tǒng)集成的占86％，做伺服系統(tǒng)的占5.67％，做控制器的占4.25％，做減速器的占3.68％。機器人與人力成本比較

成本類型類型比較機器人成本人工成本“雇傭”成本3.5萬/年4.5萬/年“福利”成本7000~10000/年1.5萬/年質量損耗很低2萬/年生產效率1機器人=3工人成本總計30萬（1~2年可收回成本）8萬/年

行業(yè)從業(yè)人員（萬）機器人普及率（臺/萬人）美/德/日/韓等對比（臺/萬人）機器人需求量（萬臺）汽車500801104/1175/1710/89545~86電子、電氣77011280/255/1200/145020~112食品飲料310-120037化工4302065/105/150/251~6塑料、橡膠35035450/440/580/40014~20金屬制品60021135/261/339/3478~21合計(約為總量75%）125~282總需求量167~3762013年國內工業(yè)機器人市場需求潛力工業(yè)機器人技術參數(shù)1.結構形式

2.自由度

3.重復定位精度

4.工作范圍

5.最大速度

6.承載能力

7.控制方式

8.驅動方式工業(yè)機器人技術參數(shù)舉例工業(yè)機器人技術參數(shù)舉例三菱裝配機器人MovemasterEXRV-M1機械結構五自由度，立式關節(jié)式機器人工作空間腰部轉動300°（最大角速度120°/秒）肩部轉動130°（最大角速度72°/秒）肘部轉動110°（最大角速度190°/秒）腕部俯仰±90°（最大角速度100°/秒）腕部翻轉±180°（最大角速度163°/秒）臂長上臂250mm前臂160mm承載能力最大1.2kgf（包括手爪）最大線速度1000mm/秒（腕表面）重復定位精度0.3mm（腕旋轉中心）驅動系統(tǒng)直流伺服電機機器人重量約19kgf電機功耗J1到J3軸：30W；J4、J5：11W1.結構形式工業(yè)機器人技術參數(shù)指機器人運動鏈的形式，包括并聯(lián)、串聯(lián)、混合形式，決定了機器人適應的行業(yè)。串聯(lián)機器人就像人的一個手拿東西，而并聯(lián)機器人就相當于兩個手或更多手一起拿東西。

串聯(lián)機器人研究得較為成熟，具有結構簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點，缺點是最大速度和剛度較差。已成功應用于很多領域，如各種機床，裝配車間等。

并聯(lián)機器人起步較晚，還有很多理論問題沒有解決。但由于并聯(lián)機器人具有剛度大，承載能力強，精度高，速度高，末端件慣性小等優(yōu)點，在高速，大承載能力的場合，與串聯(lián)機器人相比具有明顯優(yōu)勢。已有很多成功應用的案例。比如運動模擬器，delta機器人等。但是工作范圍小啟帆并聯(lián)機器人視頻并聯(lián)機器人運動模擬平臺工業(yè)機器人技術參數(shù)機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，不包括手爪(末端操作器)的開合自由度。2.自由度工業(yè)機器人的自由度是根據(jù)其用途而設計的，可能小于六個自由度，也可能大于六個自由度。例如，ER5-4B-800裝配機器人具有四個自由度，可以在印刷電路板上接插電子器件；2.自由度工業(yè)機器人技術參數(shù)PUMA562機器人具有六個自由度，可以進行復雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運動學的觀點看，在完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機器人，就叫作冗余自由度機器人。2.自由度工業(yè)機器人技術參數(shù)肩

基礎關節(jié)

300度

肩

俯仰

180度

肩

偏航

300度

肘

俯仰

240度

腕

滾動

300度

腕

偏航

200度

腕

俯仰

200度2.七自由度機器人工業(yè)機器人技術參數(shù)ROBAI視頻3.定位精度工業(yè)機器人技術參數(shù)工業(yè)機器人精度是指定位精度和重復定位精度。定位精度是指機器人手部實際到達位置與目標位置之間的差異。重復定位精度是指機器人經過多次循環(huán)運動后，到達空間同一位置和姿態(tài)的最大誤差范圍?？梢杂脴藴势钸@個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度，即重復度。如圖所示。重復定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標動作、同一命令之下，機器人連續(xù)重復運動若干次時，其位置的分散情況，是關于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖1.18工業(yè)機器人精度和重復精度的典型情況(a)重復定位精度的測量;(b)合理定位精度,良好重復定位精度;(c)良好定位精度,很差重復定位精度;(d)很差定位精度,良好重復定位精度;4.工作范圍工業(yè)機器人技術參數(shù)

機器人關節(jié)的運動范圍,工作范圍是指機器人手臂末端或手腕中心所能到達的所有點的集合，也叫工作區(qū)域,決定了工作空間的大小。因為末端操作器的尺寸和形狀是多種多樣的，為了真實反映機器人的特征參數(shù)，所以是指不安裝末端操作器時的工作區(qū)域。工作空間的大小不僅與機器人各連桿的尺寸有關，而且與機器人的總體結構形式有關。工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機器人在執(zhí)行作業(yè)時可能會因為存在手部不能到達的作業(yè)死區(qū)(deadzone)而不能完成任務。圖1.19和圖1.20所示為PUMA機器人和A4020機器人的工作范圍。

5.最大速度工業(yè)機器人技術參數(shù)最大速度：指機器人關節(jié)或末端操作器的最高運動速度，決定了機器人的最大效率。有的廠家指工業(yè)機器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度，有的廠家指手臂末端最大的合成速度，對此通常都會在技術參數(shù)中加以說明。最大工作速度愈高，其工作效率愈高。6.承載能力工業(yè)機器人技術參數(shù)

指機器人在一定精度和運動條件下所能承擔的最大負載，是決定機器人成本的主要參數(shù)。承載能力不僅決定于負載的質量，而且還與機器人運行的速度和加速度的大小和方向有關。為了安全起見，承載能力這一技術指標是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅指負載，而且還包括了機器人末端操作器的質量。機器人有效負載的大小除受到驅動器功率的限制外，還受到桿件材料極限應力的限制，因而，它又和環(huán)境條件（如地心引力）、運動參數(shù)（如運動速度、加速度以及它們的方向）有關

7.控制方式工業(yè)機器人技術參數(shù)指機器人運動控制的方式，如示教再現(xiàn)、點位控制、或軌跡控制，是機器人控制器的基本指標。

8.驅動方式指機器人是采用液壓、氣動、交流電機或步進電機控制等，目前先進的工業(yè)機器人通常采用交流電機驅動。工業(yè)機器人技術參數(shù)舉例工業(yè)機器人技術參數(shù)舉例工業(yè)機器人坐標關節(jié)坐標型直角坐標型圓柱坐標型球坐標型平面關節(jié)型圖1.23工業(yè)機器人的幾種坐標形式1.直角坐標機器人（3P）工業(yè)機器人坐標機器人由三個線性關節(jié)組成通常還帶有附加的旋轉關節(jié)用來確定末端操作器的姿態(tài)。在X、Y、Z軸上的運動是獨立的，運動方程可獨立處理，且方程是線性的，因此進行計算機控制簡單；它可以兩端支撐，對于給定的結構長度，剛性最大；它的精度和位置分辨率不隨工作場合而變化，容易達到高精度。但它的操作范圍小，手臂收縮的同時，又向相反的方向伸出，即妨礙工作，且占地面積大，運動速度低，密封性不好。2.圓柱坐標型(R2P)

工業(yè)機器人坐標兩個滑動關節(jié)和一個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉關節(jié)來確定部件的姿態(tài)。可以繞中心軸旋轉一個角，工作范圍可以擴大，且計算簡單；直線部分可采用液壓驅動，可輸出較大的動力；它能夠伸入型腔式機器內部，但它的手臂可以到達的空間受到限制，不能到達近立柱或近地面的空間。直線驅動部分難以密封、防塵；后臂工作時，手臂后端會碰到工作范圍內的其它物體。3.球坐標型(2RP)

工業(yè)機器人坐標球坐標機器人采用球坐標系，它用一個滑動關節(jié)和兩個旋轉關節(jié)來確定部件的位置，再用一個附加的旋轉關節(jié)確定部件的姿態(tài)。這種機器人可以繞中心軸旋轉，在中心支架附近的工作范圍大、兩個轉動驅動裝置容易密封、覆蓋工作空間較大。但坐標復雜，難于控制，且直線驅動裝置仍存在密封及工作死區(qū)的問題。它的工作范圍是一個球缺狀，4.關節(jié)坐標型/擬人型(3R)

工業(yè)機器人坐標鏈式機器人的關節(jié)全都是旋轉的，類似于人的手臂。工業(yè)機器人中最常見的結構。它的工作范圍較為復雜。5.平面關節(jié)型

工業(yè)機器人坐標是關節(jié)坐標式機器人的特例，它只有平行的肩關節(jié)和肘關節(jié)，關節(jié)軸線共面。如SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)機器人有兩個并聯(lián)的旋轉關節(jié)，可以使機器人在水平面上運動，此外，再用一個附加的滑動關節(jié)做垂直運動。SCARA機器人常用于裝配作業(yè)，最顯著的特點是它們在x-y平面上的運動具有較大的柔性，而沿Z軸具有很強的剛性，所以它具有選擇性的柔性。這種機器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應用。工業(yè)機器人技術面臨的主要問題