工業(yè)機器人的構(gòu)成和分類

工業(yè)機器人按照ISO 8373定義，它是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。——維基百科

01——工業(yè)機器人構(gòu)成

工業(yè)機器人主要由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。

主體 - 即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有3-6個運動自由度，其中腕部通常有1-3個運動自由度；

驅(qū)動系統(tǒng) - 包括動力裝置和傳動機構(gòu)，核心為減速器以及伺服電機，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；

控制系統(tǒng) - 是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。

工業(yè)機器人拆解圖

02——工業(yè)機器人分類

關(guān)于工業(yè)機器人的分類，國際上沒有指定統(tǒng)一的標準，可按負載重量、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。

按照結(jié)構(gòu)形態(tài)分類

按照應(yīng)用分類

03——工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈

工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈主要是由機器人零部件生產(chǎn)企業(yè)、機器人本體生產(chǎn)企業(yè)、代理商、系統(tǒng)集成商、最終用戶構(gòu)成。本體是機器人產(chǎn)業(yè)鏈的核心，通常，本體企業(yè)設(shè)計本體、編寫軟件，采購?fù)ㄟ^代理商銷售給系統(tǒng)集成商，系統(tǒng)集成商直接面向終端客戶。有的本體企業(yè)和代理商也會兼做系統(tǒng)集成商。

從地區(qū)來看，歐洲、日本牢牢占據(jù)著工業(yè)機器人天下，日本、德國的工業(yè)機器人水平 世界 領(lǐng)先，這主要因為他們具備先發(fā)優(yōu)勢和技術(shù)沉淀。日本在工業(yè)機器人關(guān)鍵零部件（減速機、伺服電機等）的研發(fā)方面具備較強的技術(shù)壁壘。德國工業(yè)機器人在原材料、本體零部件和系統(tǒng)集成方面有一定優(yōu)勢。

從企業(yè)來看，ABB、發(fā)那科(FANUC)、庫卡(KUKA)和安川電機(YASKAWA)這四家企業(yè)是工業(yè)機器人的四大家族，成為世界主要的工業(yè)機器人供貨商，占據(jù)世界約 50% 的市場份額。

04——工業(yè)機器人工作原理

機器人的工作原理是一個比較復(fù)雜的問題。簡單地說，機器人的原理就是模仿人的各種肢體動作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度，機器人可以通過如下四種方式來達到這一目標。

“示教再現(xiàn)”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機械手如何動作，控制器將示教過程記憶下來，然后機器人就按照記憶周而復(fù)始地重復(fù)示教動作，如噴涂機器人。

“可編程控制”方式：工作人員事先根據(jù)機器人的工作任務(wù)和運動軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機器人的控制器，起動控制程序，機器人就按照程序所規(guī)定的動作一步一步地去完成，如果任務(wù)變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機器人都是按照前兩種方式工作的。

“遙控”方式：由人用有線或無線遙控器控制機器人在人難以到達或危險的場所完成某項任務(wù)。如防暴排險機器人、軍用機器人、在有核輻射和化學(xué)污染環(huán)境工作的機器人等。

“自主控制”方式：是機器人控制中最高級、最復(fù)雜的控制方式，它要求機器人在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中具有識別環(huán)境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。

以六軸垂直多關(guān)節(jié)機器人為例(如下圖)，通過機器人控制器及其控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)S軸回旋，L軸下臂傾動，U軸上臂傾動，R軸手臂橫擺，B軸手腕俯仰以及T軸的手腕回旋，實現(xiàn)六個軸的動作操作與配合。

集中式控制系統(tǒng)

分布式控制系統(tǒng)

05——工業(yè)機器人廠商面臨的一些問題

隨著工業(yè)制造業(yè)不斷的產(chǎn)業(yè)升級，以及各種新技術(shù)的涌現(xiàn)，機器人制造商在生產(chǎn)過程中，也要考慮其終端用戶的使用需求，例如一些工廠和產(chǎn)線的升級改造，機器人廠商也需要適應(yīng)市場變化，做出相應(yīng)調(diào)整。