說到機器人，一般人想到的畫麵可能是（shì）這樣的：

或者（zhě）是這（zhè）樣的：

也就是說，很多人印象中的機器人就是“長（zhǎng）得像人的機器”。

但實際上，更多的機器人是（shì）這樣（yàng）的：

是的，雖然長得（dé）不像人，但它們的確是機器人——工業機器人。

機（jī）器人發展到現在越來（lái）越（yuè）受到人（rén）們的歡迎和重視，現在很多傳統行業（yè）都在生（shēng）產作業中（zhōng）引入了工業機器人，隨著機器人的改進和優化，工（gōng）業機器人在傳統加工製造行業地位的重要性也越來越明顯。

那麽，什麽是工業機（jī）器（qì）人？內部結構是什麽樣的？龍頭企業有哪些？......相信看（kàn）完這篇文章，您就會對工業機器人技術有一個係統而全麵的了解！

工業機器人的分類

移動機器人（rén）

移動機器人(AGV)是工業機器人的一種類型，它可廣（guǎng）泛（fàn）應用於機械、電子、紡織、卷煙（yān）、醫療、食品、造紙等行業（yè）的柔性搬運、傳（chuán）輸等功能，也用於自（zì）動化立體倉庫、柔性加（jiā）工係統、柔性（xìng）裝（zhuāng）配係（xì）統(以（yǐ）AGV作為活動裝配平台)；同時可在（zài）車站（zhàn）、機（jī）場、郵局的物品分撿中作為運輸工具（jù）。

點焊機器人

焊接機器（qì）人（rén）具有性能（néng）穩（wěn）定、工作空間大、運動速度快和負（fù）荷能力強等特點，焊（hàn）接（jiē）質量明顯優於人工焊接，大大提高了點焊作業的生產（chǎn）率。

弧（hú）焊機器人

弧（hú）焊機器人主要應用於各類汽車零部（bù）件的（de）焊接生產。在該領域，國際大型工業機器人生產企（qǐ）業主要以向成套裝備供應商提供單（dān）元產品為主。

激光（guāng）加工（gōng）機器人

激光加工（gōng）機器人是將機器人技術應用於激（jī）光加工中，通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業。係統可以進行在線操作，也可通過離（lí）線方式（shì）進行編（biān）程。

機器（qì）人通過對加工工件（jiàn）的自動檢測，產生加工件（jiàn）的（de）模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數據直接加（jiā）工。可用於工件的激光表麵處理、打孔、焊接和模具修複等。

真空機器人

真空機器人是一種在真空環境下工作（zuò）的機（jī）器人，主要應用（yòng）於半導（dǎo）體工業中，實（shí）現晶圓在真（zhēn）空腔室內的傳輸。真空（kōng）機械手（shǒu）難進（jìn）口、受限製、用（yòng）量大、通用性強，其成為製約了半導體裝備整（zhěng）機的研（yán）發（fā）進度和整機產品（pǐn）競爭力的關鍵部件。

潔（jié）淨機器人

潔淨機器人是（shì）一種在（zài）潔淨環境中使用的工業機器人。隨著生產技術（shù）水平不斷提高，其對生（shēng）產環境的要求也日益苛刻，很多（duō）現代工業（yè）產品生產（chǎn）都要（yào）求在潔淨環境進行，潔淨機器人是潔淨環（huán）境下生產需要的關鍵設備。

工業機器人的（de）內部結構

一、機器人驅動裝置

概念：要使機器人運行起來, 需給各（gè）個關節即每個運動自由度安置傳動裝置 作用：提（tí）供機器人各部位、各關節動作的原動力。

驅動係統：可以（yǐ）是液壓傳動、氣動傳動（dòng）、電動傳（chuán）動, 或者把它們結合（hé）起來應用的綜合（hé）係統; 可以是直接（jiē）驅動或者是通過同步帶（dài）、鏈條、輪係（xì）、諧波齒輪等機械傳（chuán）動（dòng）機（jī）構進行間接驅動。

1、電動驅動（dòng）裝置

電動驅動裝置的能源簡單，速度變化範圍（wéi）大，效率高，速（sù）度和位置精度都很高。但它們多與減速裝置相聯，直接驅動比較（jiào）困（kùn）難。

電動驅動裝置又可分為直流（liú）(DC)、交流（liú）(AC)伺服電機驅（qū）動和步進電機驅動。直流伺服（fú）電機（jī）電刷易磨損，且易形成火花。無刷直流（liú）電機（jī）也得到了越來越廣泛的應用。步進電機驅動多為開環控製，控製簡單（dān）但功率不（bú）大，多用於低精度小功率機器人係統。

電動上電運行前要作如下檢查：

1）電源電壓（yā）是否合適（過壓很可能造成驅動模塊的（de）損壞）；對於直流輸入的+/-極性一定不能接錯，驅動控製器上的電機型號或電流設定值是否合適（開始（shǐ）時不要太大）；

2）控（kòng）製信號線接牢靠，工業現場最好（hǎo）要考慮屏蔽問題（tí）（如采用雙絞線）；

3）不要開（kāi）始時就把需要接的線全接上，隻（zhī）連成最基本的係統，運行良好後，再逐步連接。

4）一定要搞清楚（chǔ）接地方（fāng）法，還是采用浮空不接。

5）開始運（yùn）行的半小時內要密切（qiē）觀察電機的狀（zhuàng）態，如運動是否正常，聲音和（hé）溫（wēn）升情況（kuàng），發現（xiàn）問題立即停機調整。

2、液壓驅動

通過高（gāo）精度的缸體和活塞來完成，通過缸體和活塞杆的相對運動實現直線運動。

優點：功率大，可省去減速（sù）裝置直接與被驅（qū）動的（de）杆件相連（lián），結構緊湊（còu），剛（gāng）度好，響應（yīng）快（kuài），伺服驅動（dòng）具有（yǒu）較高的精度。

缺點：需要增設液壓源，易產生液體泄漏，不適（shì）合高、低溫場合，故液壓驅動目前多用於特大功率（lǜ）的（de）機器人係統。

選擇適合（hé）的液壓油。防止固體雜質混入液壓（yā）係統，防止空氣和水入侵液壓係統 。機械作業要柔和平順（shùn）機械作業（yè）應避免粗暴，否則必然產生衝擊負荷，使（shǐ）機械（xiè）故障頻發（fā），大大縮（suō）短使用壽命。要注意氣（qì）蝕和溢流噪聲。作業中要時刻注意液壓泵和溢流閥（fá）的聲音，如果液壓泵出現“氣蝕”噪聲，經排氣後不能消（xiāo）除，應查明原因排（pái）除故障後才能使用。保持適宜的油溫。液壓（yā）係統的工作溫度一（yī）般控製在30～80℃之間為宜。

3、氣壓驅動

氣壓驅動的結構簡單，清潔，動作靈敏，具有緩衝作（zuò）用。.但與液壓驅動裝（zhuāng）置相比（bǐ），功率較小（xiǎo），剛（gāng）度差，噪音大，速度不易控製，所以多用於精度不高的點位控製機器人（rén）。

（1）具有速度快、係統結構簡單，維修方便、價格低等特點。適於在中（zhōng）、小負荷的機器人中采用。但因難於實現伺服控製（zhì），多用於程序（xù）控製的機械人（rén）中，如在上、下（xià）料和衝壓機器（qì）人中應用較多。

（2）在多數情況下是用於實現兩位式的或有限點位控製的中、小（xiǎo）機器人中的。

（3）控製（zhì）裝置目前多數（shù）選用可編程控製器(PLC控製器)。在易燃、易爆場合下（xià）可采用氣動邏（luó）輯元件組成控製裝置。

二、直線傳動機（jī）構

傳動（dòng）裝置是連接動（dòng）力源和運動連杆的關鍵部分，根據關節形式（shì），常用的傳（chuán）動機構形式有直線傳動和旋轉傳動機構。

直線傳動方式可（kě）用於（yú）直角坐（zuò）標機（jī）器人的X、Y、Z向（xiàng）驅動，圓柱（zhù）坐標結（jié）構的（de）徑向驅動和垂直升降驅動，以及球坐標結（jié）構的徑向伸縮驅動。

直線（xiàn）運動可以通過齒輪齒條、絲杠螺母等傳動元件將旋轉運（yùn）動轉換成直線運動，也可以有直線驅（qū）動電機驅動，也可以直接由氣缸（gāng）或液壓缸的活塞產生。

1、齒輪（lún）齒條裝置

通常齒條是固定（dìng）的。齒（chǐ）輪的旋轉運動轉換成（chéng）托板（bǎn）的直線運動。

優點：結構簡單。

缺點：回差較大。

2、滾（gǔn）珠絲杠

在絲杠和螺母的螺旋槽內嵌入滾珠，並（bìng）通過螺母中的導向槽使滾（gǔn）珠能連續循環（huán）。

優點：摩擦力小，傳動效率高，無爬行（háng），精度高

缺點（diǎn）：製造成本高，結構複雜。

自鎖問題：理論上滾（gǔn）珠絲（sī）杠副也可以自鎖,但是（shì）實際（jì）應用上沒有使用這個自鎖的,原因主要是：可靠性很差，或加工成本（běn）很高；因為直徑與導（dǎo）程比非常大，一般都是再（zài）加一套蝸（wō）輪蝸杆之類的自鎖裝（zhuāng）置（zhì）。

三、旋轉傳動機構

采用旋轉傳動機構的目的是將電（diàn）機的驅動源輸出的較高轉速轉換成較低轉速，並獲得較大的力矩（jǔ）。機器（qì）人中應用較多的旋轉傳動機構有齒輪鏈（liàn）、同步皮帶和諧波齒輪。

1、齒輪鏈

（1）轉速關（guān）係

（2）力矩關係

2、同步皮帶

同步帶是具有許多型齒（chǐ）的皮帶（dài），它與同樣具有型齒的同步皮帶輪（lún）相齧合。工作（zuò）時相當於柔軟（ruǎn）的齒輪。

優（yōu）點：無滑動，柔性好，價格便宜，重（chóng）複定位精度高。

缺（quē）點：具有一定的彈性（xìng）變形。

3、諧波齒輪

諧波齒輪由剛性（xìng）齒輪、諧波發生器和柔性齒輪三個主要零件組成，一般剛（gāng）性齒輪固定，諧波發生器驅（qū）動柔性齒輪旋（xuán）轉。

主要特（tè）點：

(1)、傳動（dòng）比大，單級為50—300。

(2)、傳動平穩，承載能力高。

(3)、傳動效（xiào）率高,可達70%—90%。

(4)、傳（chuán）動（dòng）精度高,比普通齒輪傳動高3—4倍。

(5)、回差小，可小於3’。

(6)、不能獲得中間輸出，柔輪剛度較低。

諧波傳動裝置（zhì）在（zài）機器（qì）人技術比較先進的國家已得到了廣泛的應用。僅就日本來說，機器人驅動裝（zhuāng）置的60％都采用（yòng）了諧波傳動。

美國送到月球上的機器（qì）人，其（qí）各個關節部位都采用諧波傳動裝置，其中一隻上臂就用了（le）30個諧波傳（chuán）動（dòng）機構。

前蘇聯送入月球的移動（dòng）式機器（qì）人“登月者”，其成對安裝的（de）8個輪子均（jun1）是用密閉諧（xié）波傳動機構單獨驅（qū）動的。德國大眾汽車公司研製的ROHREN、GEROT R30型機器人和法國雷諾公司（sī）研製的VERTICAL 80型機器人等都采用了諧波傳動機構。

四、機器人傳感係統

1、感受係統由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成, 用以獲（huò）取內部和（hé）外（wài）部環境狀態（tài）中（zhōng）有意義（yì）的信（xìn）息。

2、智能（néng）傳感器（qì）的使用提高了機器人（rén）的（de）機動性、適應性和智能化（huà）的水準。

3、智能傳感（gǎn）器的使用提高了機器人的機動性、適應性和智能化的水準。

4、對於一些特殊的信息, 傳感器比人類的感受係統更有效。

五（wǔ）、機器人位置（zhì）檢測

旋轉光學編碼器（qì）是最常用的（de）位置反饋裝置。光電探測器把光脈衝轉化成二進（jìn）製波形。軸的（de）轉角通（tōng）過計算脈衝數得到，轉（zhuǎn）動方向由兩個方波信號的相對相位（wèi）決定（dìng）。

感應同步器輸出兩個模擬（nǐ）信號——軸轉角的正弦信號和餘弦信號。軸的轉角由這兩個信號的相對幅值計（jì）算得到。感應（yīng）同步器一般比編碼（mǎ）器可靠，但它的分辨率較低。

電位計是最直接的位置檢測形式。它連接在電橋中，能夠（gòu）產生與軸轉角成（chéng）正比的電壓信號。但（dàn）是，由於分（fèn）辨率低、線性不好以及（jí）對（duì）噪聲敏感。

轉速計能夠（gòu）輸出與軸的轉速成正比的模擬信號。如果沒有這樣的速度傳感器，可以（yǐ）通過對檢測到的位置相對於時間的（de）差（chà）分得到速度反饋（kuì）信號。

六（liù）、機器人力檢測

力傳感器通常安裝在（zài）操（cāo）作臂下述三個位置：

1、安裝（zhuāng）在關節驅動器上。可測量驅動器/減速（sù）器自身的力矩或者力的（de）輸出。但不能很（hěn）好地檢測末端執行器與環境之間（jiān）的接觸力（lì）。

2、安裝在末端執（zhí）行器與操作臂的終端關（guān）節之間，可稱腕力傳感器。通（tōng）常，可以測量施加於末端執行器上的三個到六個力/力矩分量。

3、安裝在末端執行器的（de）“指尖”上。通常（cháng），這些帶有（yǒu）力覺得（dé）手指（zhǐ）內置了（le）應變計，可（kě）以測量作（zuò）用在指尖上的一個到四個分力。

七、機器人－環境交（jiāo）互係統

1、機器人-環（huán）境交互係統是實現工業機器人（rén）與外部環境中的設備相互聯係和協調的係統。

2、工（gōng）業機器（qì）人（rén）與（yǔ）外部設備集成為一個功能單元（yuán），如加工製造單元、焊接單元、裝配單元等。也可以是多台機器（qì）人（rén）、多台機床或設備、多個零件存儲裝置等集成（chéng） 。

3、也可以（yǐ）是多台機器人、多台機床或設備、多個零（líng）件存儲裝置等集（jí）成為一（yī）個去執行（háng）複雜任（rèn）務的功能單元（yuán）。

八、人機交互（hù）係統（tǒng）

人（rén）機交互係統是使操作人員（yuán）參與機器人控製（zhì）並與機器（qì）人進（jìn）行聯係的裝置。該係統歸納起來分為兩大類: 指令給定（dìng）裝置和信息（xī）顯示裝置。

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