埃斯頓機(jī)器人在生產(chǎn)線裝配美國：一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動作來執(zhí)行各種任務(wù)，并具備編程能力的多功能操作機(jī)（manipulator）

工業(yè)機(jī)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(jī)器

中國：一種能夠自動定位控制、可重復(fù)編程的、多功能、多自由度的操作機(jī)。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(jī)器人--工業(yè)機(jī)械臂--工業(yè)機(jī)械手可編程

：工業(yè)機(jī)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(jī)器人特點擬人化

：工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、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(jī)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(jī)器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如，更換工業(yè)機(jī)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(wù)。

惡劣工作環(huán)境，危險工作

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用圖1.9燃料自動交換機(jī)特殊作業(yè)場合

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用自動化生產(chǎn)領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用1.焊接機(jī)器人

2.材料搬運機(jī)器人

3.裝配機(jī)器人4.噴漆和噴涂5.激光加工機(jī)器人6.AGV焊接機(jī)器人

埃斯頓焊接機(jī)器人2埃斯頓焊接機(jī)器人材料搬運機(jī)器人

埃斯頓機(jī)器人在機(jī)床上下料裝配機(jī)器人

裝配機(jī)器人

噴涂機(jī)器人

埃斯頓機(jī)器人在噴涂激光加工機(jī)器人

AGV

新松AGV減少勞動力費用；提高生產(chǎn)率；改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)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(zhuǎn)；降低生產(chǎn)成本；消除了危險和惡劣的勞動崗位。工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢全球現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀全球現(xiàn)役工業(yè)機(jī)器人108萬臺。過去10年，機(jī)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(jī)器人應(yīng)用有兩種模式：一種是單臺機(jī)器人工作單元，另一種是使用機(jī)器人的生產(chǎn)線。后者在國外已經(jīng)成為機(jī)器人應(yīng)用的主要方式。在發(fā)達(dá)國家，機(jī)器人自動化生產(chǎn)線已形成一個巨大的產(chǎn)業(yè)，年市場容量約為2000億美元國內(nèi)現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀我國工業(yè)機(jī)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(jī)器人銷量為2.7萬臺，同比增長17%，2013年中國市場工業(yè)機(jī)器人銷售總量比2012年增長約36％。中國不僅已經(jīng)成為世界上最大的機(jī)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(jī)器人數(shù)量僅為日本的18%、德國的35%；在汽車產(chǎn)業(yè)，每萬名工人中機(jī)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(jī)器人應(yīng)用從單臺機(jī)器人單元向使用機(jī)器人的生產(chǎn)線方向發(fā)展。一般企業(yè)都不具備將機(jī)器人集成到生產(chǎn)系統(tǒng)的能力，因此對機(jī)器人的需求也就轉(zhuǎn)化為對機(jī)器人及其自動化成套裝備的需求。國內(nèi)現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀為了扶持本土的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，國家近兩年已出臺相關(guān)政策，并頒布《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的指導(dǎo)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(jī)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(nèi)工業(yè)機(jī)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(jī)器人與人力成本比較

成本類型類型比較機(jī)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(zhì)量損耗很低2萬/年生產(chǎn)效率1機(jī)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(jī)器人普及率（臺/萬人）美/德/日/韓等對比（臺/萬人）機(jī)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(nèi)工業(yè)機(jī)器人市場需求潛力工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)1.結(jié)構(gòu)形式

2.自由度

3.重復(fù)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(qū)動方式工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)舉例工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)舉例三菱裝配機(jī)器人MovemasterEXRV-M1機(jī)械結(jié)構(gòu)五自由度，立式關(guān)節(jié)式機(jī)器人工作空間腰部轉(zhuǎn)動300°（最大角速度120°/秒）肩部轉(zhuǎn)動130°（最大角速度72°/秒）肘部轉(zhuǎn)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(zhuǎn)±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(fù)定位精度0.3mm（腕旋轉(zhuǎn)中心）驅(qū)動系統(tǒng)直流伺服電機(jī)機(jī)器人重量約19kgf電機(jī)功耗J1到J3軸：30W；J4、J5：11W1.結(jié)構(gòu)形式工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)指機(jī)器人運動鏈的形式，包括并聯(lián)、串聯(lián)、混合形式，決定了機(jī)器人適應(yīng)的行業(yè)。串聯(lián)機(jī)器人就像人的一個手拿東西，而并聯(lián)機(jī)器人就相當(dāng)于兩個手或更多手一起拿東西。

串聯(lián)機(jī)器人研究得較為成熟，具有結(jié)構(gòu)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(yīng)用于很多領(lǐng)域，如各種機(jī)床，裝配車間等。

并聯(lián)機(jī)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(jī)器人具有剛度大，承載能力強(qiáng)，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(jī)器人相比具有明顯優(yōu)勢。已有很多成功應(yīng)用的案例。比如運動模擬器，delta機(jī)器人等。但是工作范圍小啟帆并聯(lián)機(jī)器人視頻并聯(lián)機(jī)器人運動模擬平臺工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)機(jī)器人所具有的獨立坐標(biāo)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(jī)器人的自由度是根據(jù)其用途而設(shè)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(jī)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(jī)器人技術(shù)參數(shù)PUMA562機(jī)器人具有六個自由度，可以進(jìn)行復(fù)雜空間曲面的弧焊作業(yè)。從運動學(xué)的觀點看，在完成某一特定作業(yè)時具有多余自由度的機(jī)器人，就叫作冗余自由度機(jī)器人。2.自由度工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)肩

基礎(chǔ)關(guān)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(jī)器人工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)ROBAI視頻3.定位精度工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人精度是指定位精度和重復(fù)定位精度。定位精度是指機(jī)器人手部實際到達(dá)位置與目標(biāo)位置之間的差異。重復(fù)定位精度是指機(jī)器人經(jīng)過多次循環(huán)運動后，到達(dá)空間同一位置和姿態(tài)的最大誤差范圍?？梢杂脴?biāo)準(zhǔn)偏差這個統(tǒng)計量來表示，它是衡量一列誤差值的密集度，即重復(fù)度。如圖所示。重復(fù)定位精度是指在同一環(huán)境、同一條件、同一目標(biāo)動作、同一命令之下，機(jī)器人連續(xù)重復(fù)運動若干次時，其位置的分散情況，是關(guān)于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。圖1.18工業(yè)機(jī)器人精度和重復(fù)精度的典型情況(a)重復(fù)定位精度的測量;(b)合理定位精度,良好重復(fù)定位精度;(c)良好定位精度,很差重復(fù)定位精度;(d)很差定位精度,良好重復(fù)定位精度;4.工作范圍工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)

機(jī)器人關(guān)節(jié)的運動范圍,工作范圍是指機(jī)器人手臂末端或手腕中心所能到達(dá)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(jī)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(jī)器人各連桿的尺寸有關(guān)，而且與機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。工作范圍的形狀和大小是十分重要的，機(jī)器人在執(zhí)行作業(yè)時可能會因為存在手部不能到達(dá)的作業(yè)死區(qū)(deadzone)而不能完成任務(wù)。圖1.19和圖1.20所示為PUMA機(jī)器人和A4020機(jī)器人的工作范圍。

5.最大速度工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)最大速度：指機(jī)器人關(guān)節(jié)或末端操作器的最高運動速度，決定了機(jī)器人的最大效率。有的廠家指工業(yè)機(jī)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(shù)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(jī)器人技術(shù)參數(shù)

指機(jī)器人在一定精度和運動條件下所能承擔(dān)的最大負(fù)載，是決定機(jī)器人成本的主要參數(shù)。承載能力不僅決定于負(fù)載的質(zhì)量，而且還與機(jī)器人運行的速度和加速度的大小和方向有關(guān)。為了安全起見，承載能力這一技術(shù)指標(biāo)是指高速運行時的承載能力。通常，承載能力不僅指負(fù)載，而且還包括了機(jī)器人末端操作器的質(zhì)量。機(jī)器人有效負(fù)載的大小除受到驅(qū)動器功率的限制外，還受到桿件材料極限應(yīng)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(guān)

7.控制方式工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)指機(jī)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(jī)器人控制器的基本指標(biāo)。

8.驅(qū)動方式指機(jī)器人是采用液壓、氣動、交流電機(jī)或步進(jìn)電機(jī)控制等，目前先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人通常采用交流電機(jī)驅(qū)動。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)舉例工業(yè)機(jī)器人技術(shù)參數(shù)舉例工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)關(guān)節(jié)坐標(biāo)型直角坐標(biāo)型圓柱坐標(biāo)型球坐標(biāo)型平面關(guān)節(jié)型圖1.23工業(yè)機(jī)器人的幾種坐標(biāo)形式1.直角坐標(biāo)機(jī)器人（3P）工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)機(jī)器人由三個線性關(guān)節(jié)組成通常還帶有附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)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(jìn)行計算機(jī)控制簡單；它可以兩端支撐，對于給定的結(jié)構(gòu)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(dá)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(biāo)型(R2P)

工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)兩個滑動關(guān)節(jié)和一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的位置，再附加一個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的姿態(tài)?？梢岳@中心軸旋轉(zhuǎn)一個角，工作范圍可以擴(kuò)大，且計算簡單；直線部分可采用液壓驅(qū)動，可輸出較大的動力；它能夠伸入型腔式機(jī)器內(nèi)部，但它的手臂可以到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)近立柱或近地面的空間。直線驅(qū)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(nèi)的其它物體。3.球坐標(biāo)型(2RP)

工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)球坐標(biāo)機(jī)器人采用球坐標(biāo)系，它用一個滑動關(guān)節(jié)和兩個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)來確定部件的位置，再用一個附加的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)確定部件的姿態(tài)。這種機(jī)器人可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，在中心支架附近的工作范圍大、兩個轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置容易密封、覆蓋工作空間較大。但坐標(biāo)復(fù)雜，難于控制，且直線驅(qū)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(guān)節(jié)坐標(biāo)型/擬人型(3R)

工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)鏈?zhǔn)綑C(jī)器人的關(guān)節(jié)全都是旋轉(zhuǎn)的，類似于人的手臂。工業(yè)機(jī)器人中最常見的結(jié)構(gòu)。它的工作范圍較為復(fù)雜。5.平面關(guān)節(jié)型

工業(yè)機(jī)器人坐標(biāo)是關(guān)節(jié)坐標(biāo)式機(jī)器人的特例，它只有平行的肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)軸線共面。如SCARA(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)機(jī)器人有兩個并聯(lián)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，可以使機(jī)器人在水平面上運動，此外，再用一個附加的滑動關(guān)節(jié)做垂直運動。SCARA機(jī)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(qiáng)的剛性，所以它具有選擇性的柔性。這種機(jī)器人在裝配作業(yè)中獲得了較好的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)面臨的主要問題