一、 核心定义

工业机器人是一种在工业环境中使用的、可编程、多功能的操作机，它通过自动控制来执行诸如搬运、焊接、装配、喷涂等一系列制造任务。

核心关键词：

• 可编程：其工作路径和任务可以灵活改变，适应小批量、多品种的柔性制造。

• 多功能：通过更换不同的末端执行器（即“手爪”），可以执行多种任务。

• 自动控制：一旦启动，即可在无人干预下自动运行。

二、 工业机器人的核心组成部分

一个完整的工业机器人系统通常包括：

1. 机器人本体

• 即机器人的“身体”，是由伺服电机驱动的机械臂，通常由基座、连杆、关节等组成，负责实现各种空间运动。

2. 控制器

• 机器人的“大脑”。它是一个专用的计算机，负责存储程序、处理数据、执行算法，并向所有关节的伺服驱动器发出运动指令。

3. 伺服驱动系统

• 机器人的“神经与肌肉”。它将控制器发出的微弱信号放大，精确控制伺服电机的转矩和转速，从而驱动机器人本体运动。

4. 末端执行器

• 机器人的“手”。它是直接与被操作对象接触的部分，其形态取决于任务需求。

• 常见类型：夹爪、吸盘、焊枪、喷枪、涂胶器、打磨头、传感器等。

5. 传感系统

• 机器人的“感官”。用于感知自身状态和外部环境。

• 内部传感器：编码器，用于检测关节角度和速度。

• 外部传感器：视觉系统、力觉传感器、接近开关等，使机器人能“看见”和“感知”，实现更智能、更柔性的操作。

三、 主要类型与技术分类

根据机械结构（运动学构型），工业机器人主要有以下几种：

1. 关节型机器人

• 特点：模仿人类手臂，由多个旋转关节组成，工作范围大、动作灵活。

• 应用：最通用的类型，广泛应用于焊接、搬运、装配、喷涂等。俗称“六轴机器人”。

2. SCARA机器人

• 特点：在平面内非常快速和精准，但在垂直方向上是刚性的。

• 应用：平面装配、拾取-放置、插装元件（如电子行业）。

3. 直角坐标机器人

• 特点：由三个沿X、Y、Z轴直线运动的线性模组构成，结构简单，精度高。

• 应用：检测、点胶、简单搬运、数控机床上下料。

4. 并联机器人

• 特点：通过多个支链同时连接动平台和静平台，速度极快，动态性能好。

• 应用：高速分拣、包装（如在传送带上抓取食品和药品）。

5. 协作机器人

• 特点：这是近年来的重要趋势。它们被设计成可以在没有物理围栏的情况下与人类在共享空间中协同工作，通常具备力感知和安全功能。

• 应用：人机协作装配、精密部件抛光、实验室自动化。

四、 主要应用领域

工业机器人几乎渗透了所有现代制造业：

• 焊接：点焊和弧焊是汽车行业的标配，质量稳定且高效。

• 搬运与上下料：将工件从一条生产线或一台机床移动到另一个位置，枯燥且繁重，是机器人的理想任务。

• 喷涂与涂胶：在有害环境中工作，保证涂层均匀一致，并保护工人健康。

• 装配：在电子、汽车等行业，精确地安装微小或复杂的部件。

• 打磨与抛光：力控机器人可以完成对复杂曲面（如卫浴、手机外壳）的精细化表面处理。

• 检测与测量：配合机器视觉，对产品进行质量检查和尺寸测量。

五、 发展趋势

1. 更智能：集成AI和机器学习，使机器人能够从经验中学习，处理更复杂、不确定的任务。

2. 更协作：协作机器人的市场持续增长，使得自动化更易于被中小企业采用，并能与人类优势互补。

3. 更易用：示教编程方式从传统的示教器向拖拽示教、离线编程和增强现实 发展，降低使用门槛。

4. 更集成：与物联网深度融合，成为智能工厂的数据节点，实现预测性维护和生产优化。

总结

工业机器人是现代自动化技术的集大成者。它不仅是代替人类劳动的工具，更是提升制造精度、质量和效率，实现生产模式从“大规模标准化”向“小批量个性化”转变的关键使能技术。从庞大的汽车工厂到精密的电子产线，工业机器人正在重塑全球制造业的格局。