如何了解工业机器人？这11项问答必看

1.工业机器人的定义是什么？

机器人是一个在三维空间具有较多自由度的，并能实现诸多拟人动作和功能的机器，而工业机器人则是在工业生产上应用的机器人。它的特点是：可编程、拟人化、通用性、机电一体化。

2.工业机器人有哪几个子系统组成？各自的作用是什么？

·驱动系统：使机器人运行起来的传动装置。

·机械结构系统：由机身、手臂、机械手末端工具三大件组成的一个多自由度的机械系统。

·感受系统：由内部传感器模块和外部传感器模块组成 获取内部和外部环境状态的信息。

·机器人&环境交互系统：实现工业机器人与外部环境中的设备相互联系和协调的系统。

·人&机交互系统：是操作人员参与机器人控制与机器人进行联系的装置。

·控制系统：根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。

3.什么是机器人的自由度？机器人位置操作需要几个自由度？姿态操作需要几个自由度？

自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不应包括手爪（末端工具）的开合自由度，在三维空间中描述一个物体的位置和姿态需要六个自由度，位置操作需要3个自由度（腰、肩、肘），姿态操作需要3个自由度（俯仰、偏航、侧滚）。

工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，可能小于6个自由度，也可能大于6个自由度。

4.工业机器人的主要技术参数有哪些？

自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度与承载能力。

5.机身和臂部的作用各是什么？在设计时应注意哪些问题？

机身是支承臂部的部件，一般实现升降回转和俯仰等运动，机身设计时要有足够的刚度和稳定性；运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象，一般要有导向装置；结构布置要合理臂部是支承腕部手部和工件的静动载荷的部件，尤其高速运动时将产生较大的惯性力，引起冲击，影响定位的准确性。

设计臂部时要注意刚度要求高，导向性好，重量轻，运动要平稳，定位精度要高。其它传动系统应尽量简短以提高传动精度和效率；各部件布置要合理，操作维护要方便；特殊情况特殊考虑，在高温环境中应考虑热辐射的影响腐蚀性环境中应考虑防腐蚀问题。危险环境应考虑防暴问题。

6.手腕上的自由度主要起什么作用？如果要求手部能处于空间任意方向则手腕应具有什么样的自由度？

手腕上的自由度主要是实现手部所期望的姿态。为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X Y Z的转动。即具有翻转俯仰和偏转三个自由度。

7.机器人末端工具的作用和特点

　　机器人手部是用来握持工件或工具的部件，是一个独立的部件，可以有手爪也可以是专用工具。

8.按夹持原理末端工具分为哪几类？包括哪些具体形式？

　　按夹持原理，末端夹持手分为两类：

　　夹持类包括内撑式、外夹式、平移外夹式、勾托式和弹簧式；

　　吸附类包括磁吸式，气吸式。

9.真空式吸盘根据工作原理可分为几类？其工作原理是怎样的？

　　按工作原理分为三类：

　　真空吸盘。利用真空泵抽出吸附头的空气而形成真空；

　　喷吸式吸盘。利用伯努利效应产生负压，流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减少，反之压力会增加。借助压缩空气和真空发生器无需专用真空泵；

　　挤气负压式吸盘。靠机械作用实现真空和释放真空，无需真空泵系统也不需要压缩空气，气源经济方便但可靠性稍差。

10.液压和气压传动在操作力、传动性能和控制性能方面的区别？

　　操作力。液压可得到很大的直线运动力和回转力，抓取重量1000到8000N；气压可得到较小的直线运动力和回转力，抓取重量小于300N。

　　传动性能。液压压缩性小传动平稳，无冲击，基本上无传动滞后现象，反映灵敏运动速度最高达2m/s；气压压缩空气粘度小管路损失小流速大可达较高速度但高速时平稳性差冲击较严重通常汽缸50到500mm/s。

　　控制性能。液压压力和流量均容易控制，可无极调速通过调节；气压低速不易控制，难准确定位，一般不做伺服控制。

11.伺服电机和步进电机的性能有何不同？

　　控制精度不同（伺服电机控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证，伺服电机控制精度高于步进电机）；

　　低频特性不同（伺服电机运转非常平稳，即使低速时也不会出现振动现象，一般伺服电机低频性能好于步进电机）；

　　过载能力不同（步进电机不具备过载能力，伺服电机具有较强的过载能力）；

　　运行性能不同（步进电机的控制为开环控制，交流伺服驱动系统为闭环控制）；

　　速度响应性能不同（交流伺服系统加速度性能较好）。

工业机器人的主要应用场景

包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一个头痛的难题，选用码垛机器人最大的优势是解放劳动力，一台码垛机至少可以代替三四个工人的工作量，大大削减了人工成本。码垛机器人是将包装货物整齐的、自动的码垛，在末端执行器安装有机械接口，可以跟换抓手，使码垛机器人应用在更多的场合，其应用在工业生产和立体化仓库，码垛机器人的使用无疑会大大的提高生厂力，降低工人的工作强度，在个别恶劣的工作环境下还对工人的人身安全起到有效保障的作用。

冲压机器人能代替人工作业的繁琐重复劳动以实现生产的机械全自动化，能在不同的环境下高速运作的情况下还能确保人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶 金、电子、轻工和原子能等企业，因为这些行业在生产过程中的重复动作相对比较多，所以在这些行业中利用冲压机器人的价值会很高，这些行业利用冲压机器人生产商品的效率会很高，从而为企业带来更高的利润。机械手全自动化解决方案：节省人力物力，降低企业在生产过程中的成本。取出生产好的产品放置在输送带或承接台上传送到指定目标地点，只要1人管理或一人同时看两台甚至更多台注塑机，可大大节省人工，节约人工工资成本，做成自动流水线更能节省厂地的使用范围。

分拣工作是内部物流最复杂的一环，往往人工工时耗费最多。自动分拣机器人能够实现 24 小时不间断分拣；占地面积小，分拣效率高，可减少70%人工；精准、高效，提升工作效率，降低物流成本。

机器人高速分拣可以在快速流水线作业中准确跟踪传送带的速度，通过视觉智能识别物体的位置、颜色、形状、尺寸等，并按照特定的要求进行装箱、分拣、排列等工作，以其快速灵活的特点大大提高了企业生产线的效率，降低了企业的运营成本。

运动控制模块负责机器运动学、路径规划等算法的处理及运动控制；视觉模块包含视觉标定、模版匹配、图像处理；

跟踪模块匹配视觉处理结果和外部输送线运行情况，进行动态跟踪，实现机器与视觉的无缝对接。

采用机器人进行焊接作业可以极大地提高生产效益和经济效率；焊接的参数对焊接结果起到决定性作用，人工焊接时，速度、干伸长等都是变化的。机器人的移动速度快，可达3m/s，甚至更快，采用机器人焊接比同样用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接质量优良且稳定。

激光切割时利用工业机器人灵活快速的工作性能，根据客户切割加工工件尺寸的大小不同，可以选择机器人正装或者倒装，对不同产品进行示教编程或者离线编程，机器人的第六轴装载光纤激光切割头对不规则工件进行三维切割。加工成本低廉，设备虽然一次性投入较贵，但连续的，大量的加工最终使每个工件的综合成本降低下来。

喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器人。

喷涂机器人精确地按照轨迹进行喷涂，无偏移并完美地控制喷枪的启动。确保指定的喷涂厚度，偏差量控制在最小。喷涂机器人喷涂能减少喷涂和喷剂的浪费，延长过滤寿命，降低喷房泥灰含量，显著加长过滤器工作时间，减少喷房结垢。输送级别提高30%！

机器人视觉技术是把机器视觉加入到工业机器人应用系统中，相互协调完成相应工作。

采用工业机器人视觉技术，能够避免一些外在因素对检验精度的影响，有效克服温度、速度的影响，提高检验的精度。机器视觉可以对产品的外形、颜色、大小、亮度、长度等进行检测，搭配工业机器人可以完成物料的定位、追踪、分拣、装配等需求。

机床上下料机器人系统，主要用于加工单元和自动生产线待加工毛坯件的上料、加工完工件的下料、机床与机床之间工序转换工件的搬运以及工件翻转，实现车削、铣削、磨削、钻削等金属切削机床的自动化加工。

机器人与机床的紧密结合，不仅是自动化生产水平的提高，更是工厂生产效率革新与竞争力的提升。机械加工上下料需要重复持续的作业，并要求作业的一致性与精准性，而一般工厂对配件的加工工艺流程需要多台机床多道工序的连续加工制成……随着用工成本的提高及生产效率提升带来的生产压力，加工能力的自动化程度及柔性制造能力成为工厂竞争力提升的关卡。机器人代替人工上下料作业，通过自动供料料仓、输送带等方式，实现高效的自动上下料系统。

 人类的未来是什么？站在这一刻，思考未来，机器人在这幅图景中一定有浓浓色彩。这样以自动化技术和计算机技术为基础，有机地集成了各种现代信息技术和制造技术，已经发展了半个多世纪，目前在国防，航空航天，工业生产，服务，医疗康复和教育领域，即使在普通的家庭生活中，它也被广泛使用。现在，科学家仍然在考虑类人脑机器人。在未来，也许每个家庭都会拥有一个具有相同形状和思维的机器人。

    作为高科技领域最重要的尖端技术之一，机器人技术具有前瞻性和开拓性。“机器人即将重复个人电脑崛起的道路，成为继汽车和电脑之后的新兴大型基础产业。”多年前，比尔·盖茨对机器人行业寄予厚望。国务院印发了《中国制造2025》，核心就是中国“智”造＋中国“质”造，未来我国机器人的设计制造将走向高端水准……

工业机器人被广泛使用，它们准确，不知疲倦地完成每一项简单的重复性工作有效地提高了劳动生产率并降低了生产成本。一些学者预测，随着机器人技术的成熟，工业机器人极有可能最终取代机床并成为新一代工业生产的基础。服务机器人近年来已进入公众视野，随着人工智能技术，先进制造技术和移动互联网的创新而迅速发展。越来越多的服务机器人已经开发出来，并开始改变人们生活在社会中的方式。机器人是集机械，电子，控制，传感，人工智能和其他多学科先进技术于一体的自动化设备。自20世纪60年代以来，第一台工业机器人诞生，50多年后，机器人行业在初期经历了低迷，近年来迅速崛起并得到改善。

    机器人行业的前景普遍乐观。麦肯锡预估，到2025年，全球制造业的约5％至15％将被工业机器人所取代。英国牛津大学对超过700个职业的分析研究显示，在未来几年里，超过一半的美国职业将由机器人承担。

    然而机器人“热”背后巨大而紧迫的人才缺口。谁将弥补这一人才缺口？许多高职院校一直渴望尝试，甚至共同建立国家工业机器人和智能装备职业教育集团，旨在通过生产，学习，研究和使用相结合，促进机器人产业的快速健康发展。