工業(yè)機(jī)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(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)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(dòng)。

——維基百科

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工業(yè)機(jī)器人的組成

機(jī)器人主要由三個(gè)基本部分組成:主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

主體——也就是底座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括手臂、手腕和手，有些機(jī)器人也有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3-6個(gè)自由度，其中手腕通常有1-3個(gè)自由度。

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)——包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其核心是減速器和伺服電機(jī)，用來使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；

控制系統(tǒng)——根據(jù)輸入的程序，向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行控制。

工業(yè)機(jī)器人拆卸圖

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工業(yè)機(jī)器人分類

關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的分類，國際上沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但可以根據(jù)負(fù)載重量、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等進(jìn)行分類。

根據(jù)結(jié)構(gòu)，分類如下:

按應(yīng)用分類如下:

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工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈

機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈主要由機(jī)器人零部件制造商、機(jī)器人本體制造商、代理商、系統(tǒng)集成商和終端用戶組成。本體是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的核心。通常是本體企業(yè)設(shè)計(jì)本體，編寫軟件，通過代理商采購銷售給系統(tǒng)集成商，系統(tǒng)集成商直接面對(duì)終端客戶。一些本體企業(yè)和代理商也會(huì)擔(dān)任系統(tǒng)集成商。

從區(qū)域來看，歐洲和日本牢牢占據(jù)工業(yè)機(jī)器人的世界，而日本和德國在工業(yè)機(jī)器人方面領(lǐng)先世界，這主要是因?yàn)樗麄兊南劝l(fā)優(yōu)勢(shì)和技術(shù)沉淀。日本工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件(減速器、伺服電機(jī)等)的研發(fā)存在較強(qiáng)的技術(shù)壁壘。).德國工業(yè)機(jī)器人在原材料、車身零部件、系統(tǒng)集成等方面都有一定優(yōu)勢(shì)。

從企業(yè)來看，ABB、FANUC、庫卡、安川是工業(yè)機(jī)器人的四大家族，已經(jīng)成為全球工業(yè)機(jī)器人的主要供應(yīng)商，約占全球50%的市場(chǎng)份額。

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工業(yè)機(jī)器人的工作原理

機(jī)器人的工作原理是一個(gè)復(fù)雜的問題。簡單來說，機(jī)器人的原理就是模仿人類的身體動(dòng)作、思維模式和控制決策能力。從控制的角度來看，機(jī)器人可以通過以下四種方式來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

“示教再現(xiàn)”法:通過“示教盒”或“手握”的方式，教會(huì)機(jī)械手如何動(dòng)作?？刂破饔洃浭窘踢^程，然后機(jī)器人根據(jù)記憶重復(fù)示教動(dòng)作，如繪畫機(jī)器人。

“可編程控制”模式:工作人員根據(jù)機(jī)器人的工作任務(wù)和運(yùn)動(dòng)軌跡，事先編制好控制程序，然后將控制程序輸入到機(jī)器人的控制器中，啟動(dòng)控制程序，機(jī)器人就會(huì)按照程序一步步完成動(dòng)作。如果任務(wù)發(fā)生變化，只需修改或重寫控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人以前兩種方式工作。

“遙控”模式:人們使用有線或無線遙控器來控制機(jī)器人在人難以到達(dá)或危險(xiǎn)的地方完成某些任務(wù)。如防暴機(jī)器人、軍用機(jī)器人、在核輻射和化學(xué)污染環(huán)境中工作的機(jī)器人等。

“自主控制”是機(jī)器人控制中最先進(jìn)、最復(fù)雜的控制方式。它要求機(jī)器人具有在復(fù)雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境中識(shí)別環(huán)境和自主決策的能力，即具有人類的一些智能行為。

以一個(gè)六軸垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人為例(如下圖所示)，通過機(jī)器人控制器及其控制系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)S軸擺動(dòng)、L軸下臂傾斜、U軸上臂傾斜、R軸手臂擺動(dòng)、B軸手腕俯仰和T軸手腕擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)六軸的運(yùn)動(dòng)操作和配合。

如果采用集中控制系統(tǒng)，其控制原理如下圖所示:

如果采用分散控制系統(tǒng)，其控制原理如下圖所示:

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機(jī)器人制造商面臨的一些問題

隨著工業(yè)制造的不斷產(chǎn)業(yè)升級(jí)和各種新技術(shù)的出現(xiàn)，機(jī)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，比如一些工廠和生產(chǎn)線的升級(jí)。機(jī)器人廠商也需要適應(yīng)市場(chǎng)的變化，做出相應(yīng)的調(diào)整。