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本文围绕工业机器人的概念与发展、工业机器人的结构与功能、工业机器人的关键技术、工业机器人在智能制造中的应用、工业机器人未来发展趋势等几个模块来进行关于工业机器人的一些知识的概要性分享，如下：

第一模块：工业机器人的概念与发展

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有柔性好、自动化程度高、可编程性好、通用性强等特点。纵观全局国际上，工业机器人的定义主要有如下两种:

（1）国际标准化组织（ISO）的定义：

工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。

（2）美国机器人协会（RIA）的定义：

一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程的动作的专门系统。

第二模块：工业机器人的结构与功能

图1_工业机器人结构

从图中，我们可以看出工业机器人的组成结构是实现其功能的基础；

第三模块：工业机器人的关键技术

图2_机器人技术框图

1).整机技术整机技术是指以提高工业机器人产品的可靠性和控制性能，提升工业机器人的负载/自重比，实现工业机器人的系列化设计和批量化制造为目标的机器人技术。主要有：本体优化设计技术、机器人系列化标准化设计技术、机器人批量化生产制造技术、快速标定和误差修正技术、机器人系统软件平台等。本体优化设计技术是其中的代表性技术。在工业机器人本体设计过程中，应当考虑以下的设计原则：

（1）最小运动惯量设计原则；

（2）高强度高刚度设计原则；

（3）可靠性设计原则。

图3_本体优化设计

2).部件技术部件技术是指以研发高性能机器人零部件，满足工业机器人关键部件需求为目标的机器人技术。主要有：高性能伺服电机设计制造技术、高性能/高精度机器人专用减速器设计制造技术、开放式/跨平台机器人专用控制（软件）技术、变负载高性能伺服控制技术等。高性能伺服电机设计制造技术和高性能/高精度机器人专用减速器设计制造技术是其中的代表性技术。

图4_机器人轴关节控制的减速器

3).集成应用技术集成应用技术是指以提升工业机器人任务重构、偏差自适应调整能力，提高机器人人机交互性能为目标的机器人技术。主要有：基于智能传感器的智能控制技术、远程故障诊断及维护技术、基于末端力检测的力控制及应用技术、快速编程和智能示教技术、生产线快速标定技术、视觉识别和定位技术等。视觉识别定位技术是其中的代表性技术。

图5_视觉应用系统框图

第四模块：工业机器人在智能制造中的应用

1.焊接机器人

在汽车、工程机械、船舶、农机等行业，焊接机器人的应用十分普遍。作为精细度需求较高、工作环境质量较差的生产步骤，焊接的劳动强度极大，对焊接工作人员的专业素养要求较高。由于机器人具备抗疲劳、高精准、抗干扰等特点，应用焊接机器人技术取代人工焊接，可保证焊接质量一致性，提高焊接作业效率，同时也能直观地反馈焊接作业的质量。

图6_焊接机器人应用

2.搬运机器人

借助人工程序的构架与编排，将搬运机器人投放入当今制造业生产之中，从而实现运输、存储、包装等一系列工作的自动化进行，不仅有效地解放了劳动力，而且提高了搬运工作的实际效率。通过安装不同功能的执行器，搬运机器人能够适应各类自动生产线的搬运任务，实现多形状或不规则的物料搬运作业。同时考虑到化工原料及成品的危险性，利用搬运机器人进行运输能降低安全隐患，减小危险品及辐射品对搬运人员的人体伤害。

图7_搬运机器人应用

3.加工机器人

随着生产制造向着智能化和信息化发展，机器人技术越来越多地应用到制造加工的打磨、抛光、钻削、铣削、钻孔等工序当中。与进行加工作业的工人相比，加工机器人对工作环境的要求相对较低，具备持续加工的能力，同时加工产品质量稳定、生产效率高，能够加工多种材料类型的工件，如铝、不锈钢、铜、复合材料、树脂、木材和玻璃等，有能力完成各类高精度、大批量、高难度的复杂加工任务。

图8_加工机器人应用

第五模块：工业机器人未来发展趋势

（1）一体化发展趋势

（2）智能信息化发展趋势

（3）柔性化发展趋势

（4）人机/多机协作化发展趋势

（5）大范围作业发展趋势

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