工业机器人的基本参数和性能指标 表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。 (1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。理解机器人的工作空间时，要注意以下几点： 1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。 2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。 3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。 (2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。机器人的自由度数目越多，功能就越强。日前工业机器人通常具有4—6个自由度。当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。冗余度的出现增加了机器人工作的灵活型，但也使控制变得更加复杂。 工业机器人在运动方式上，总可以分为直线运动（简记为P）和旋转运动（简记为R）两种，应用简记符号P和R可以表示操作机运动自由度的特点，如RPRR表示机器人操作机具有四个自由度，从基座开始到臂端，关节运动的方式依次为旋转-直线-旋转-旋转。此外，工业机器人的运动自由度还有运动范围的限制。 (3)有效负载(Payload) 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。 机器人在不同位姿时，允许的最大可搬运质量是不同的，因此机器人的额定可搬运质量是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部都能搬运的最大质量。 (4)运动精度(Accurucy) 机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复位姿精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。 位姿精度是指指令位姿和从同一方向接近该指令位姿时各实到位置中心之间的偏差。重复位姿精度是指对同指令位姿从同一方向重复响应n次后实到位姿的不一致程度。 轨迹精度是指机器人机械接口从同一方向n次跟随指令轨迹的接近程度。轨迹重复精度是指对一给定轨迹在同方向跟随n次后实到轨迹之间的不一致程度。
工业机器人的主要技术参数 工业机器人的种类、用途以及用户要求都不尽相同。但工业机器人的主要技术参数应包括以下几种：自由度、精度、工作范围、最大工作速度和承载能力。 1. 自由度 机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，一般不包括手爪（或末端执行器）的开合自由度。在三维空间中表述一个物体的位置和姿态需要6个自由度。但是，工业机器人的自由度是根据其用途而设计的，可能小于6个也可能大于6个自由度。例如，日本日立公司生产的A4020装配机器人有4个自由度，可以在印制电路板上接插电子元器件； PUMA562机器人具有6个自由度（见图1.11～图1.13),可以进行复杂空间曲面的弧焊作业。从运动学的观点看，在完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人，叫做冗余自由度机器人，又叫冗余度机器人。例如，PUMA562机器人去执行印制电路板上接插元器件的作业时就是一个冗余度自由机器人。利用冗余的自由度可以增加机器人的灵活性，躲避障碍物和改善动力性能。 人的手臂共有7个自由度，所以工作起来很灵巧，手部可回避障碍物，从不同方向到达目的地。 2.精度 工业机器人精度是指定位精度和重复定位精度。定位精度是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异，用反复多次测试的定位结果的代表点与指定位置之间的距离来表示。重复定位精度是指机器人重复定位手部于同一目标位置的能力，以实际位置值的分散程度来表示。实际应用中常以重复测试结果的标准偏差值的3倍来表示，它是衡量一列误差值的密集度。图1.14所示为工业机器人定位精度与重复定位精度图例。 (a)重复定位精度的测定 (:b)合理的定位精度，良好的重复定位精度 (C)良好的定位精度，较差的重复定位精度（d)很差的定位精度，良好的重复定位精度 2. 工作范围 工作范围是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫做工作区域。因为末端操作器的形状和尺寸是多种多样的，为了真实地反映机器人的特征参数，一般工作范围是指不安装末端操作器的工作区域。工作范围的形状和大小是十分重要的，机器人在执行某作业时可能会因为存在手部不能到达的作业死区而不能完成任务，如图1.15所示。 3.最大工作速度 最大工作速度，有的厂家指工业机器人自由度上最大的稳定速度，有的厂家指手臂大合成速度，通常欧洲技术参数中就有说明。工作速度越高，工作效率就越高。但是，工作速度越高就要花费更多的时间去升速或降速。 4.承载能力 承载能力是指机器人在工作范围内的任何位置上所能承受的最大质量。承载能力不仅决定于负载的质量，而且与机器人运行的速度、加速度的大小和方向
工业机器人的基本参数和性能指标
工业机器人的基本参数和性能指标 表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运动特性、动态特性等。 (1)工作空间（Work space）工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件下所能到达空间的位置集合。工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。理解机器人的工作空间时，要注意以下几点： 1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行器端点所能达到的范围。因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所能达到的工作空间。 2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。此外，在机器人的最大可达空间边界上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。 3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达到的空间。
(2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。 自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度）。工业机器人往往是个开式连杆系，每个关节运动副只有一个自由度，因此通常机器人的自由度数目就等于其关节数。机器人的自由度数目越多，功能就越强。日前工业机器人通常具有4—6个自由度。当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时，便出现了冗余自由度。冗余度的出现增加了机器人工作的灵活型，但也使控制变得更加复杂。 工业机器人在运动方式上，总可以分为直线运动（简记为P）和旋转运动（简记为R）两种，应用简记符号P和R可以表示操作机运动自由度的特点，如RPRR表示机器人操作机具有四个自由度，从基座开始到臂端，关节运动的方式依次为旋转-直线-旋转-旋转。此外，工业机器人的运动自由度还有运动范围的限制。 (3)有效负载(Payload) 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。 机器人在不同位姿时，允许的最大可搬运质量是不同的，因此机器人的额定可搬运质量是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部都能搬运的最大质量。
焊接机器人主要技术指标 选择和购买焊接机器人时，全面和确切地了解其性能指标十分重要。使用机器人时，掌握其主要技术指标更是正确使用的前提。各厂家在其机器人产品说明书上所列的技术指标往往比较简单，有些性能指标要根据实用的需要在谈判和考察中深入了解。 焊接机器人的主要技术指标可分为两大部分，机器人的通用指标和焊接机器人的专门指标。 (1) 机器人通用技术指标 1) 自由度数这是反映机器人灵活性的重要指标。一般来说，有3 个自由度数就可以达到机器人工作空间任何一点，但焊接不仅要达到空间某位置，而且要保证焊枪( 割具或焊钳) 的空间姿态。因此，对弧焊和切割机器人至少需要5 个自由度，点焊机器人需要6 个自由度。 2) 负载指机器人末端能承受的额定载荷，焊枪及其电缆、割具及气管、焊钳及电缆、冷却水管等都属负载。因此，弧焊和切割机器人的负载能力为6 ～10kg，点焊机器人如使用一体式变压器和焊钳一体式焊钳，其负载能力应为60 ～90kg ，如用分离式焊钳，其负载能力应为40 ～50kg。 3) 工作空间厂家所给出的工作空间是机器人未装任何末端操作器情况下的最大可达空间，用图形来表示。应特别注意的是，在装上焊枪( 或焊钳) 等后，又需要保证焊枪姿态。实际的可焊接空间，会比厂家给出的小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。 4) 最大速度这在生产中是影响生产效率的重要指标。产品说明书给出的是在各轴联动情况下，机器人手腕末端所能达到的最大线速度。由于焊接要求的速度较低，最大速度只影响焊枪( 或焊钳) 的到位、空行程和结束返回时间。一般情况下，焊接机器人割机器人要视不同的切割方法而定。 5) 点到点重复精度这是机器人性能的最重要指标之一。对点焊机器人，从工艺要求出发，其精度应达到焊钳电极直径的1／2 以下，即+ 1 ～2mm 。对弧焊机器人，则应小于焊丝直径的1／2 ，即0．2 ～0．4mm 。 6) 轨迹重复精度这项指标对弧焊机器人和切割机器人十分重要，但各机器人厂家都不给出这项指标，因为测量比较复杂。但各机器人厂家内部都做这项测量，应坚持索要其精度数据，对弧焊和切割机器人，其轨迹重复精度应小于
工业机器人分类、本体结构和技术指标 “工业机器人”专项技能培训——杜宇 英属哥伦比亚大学（UBC）博士 大连大华中天科技有限公司CEO 主要内容 一、常用运动学构型 二、机器人的主要技术参数 三、机器人常用材料 四、机器人主要结构 五、机器人的控制系统 一、常用运动学构形 1、笛卡尔操作臂 优点：很容易通过计算机控制实现，容易达到高精度。 缺点：妨碍工作, 且占地面积大, 运动速度低, 密封性不好。 ①焊接、搬运、上下料、包装、码垛、拆垛、检测、探伤、 分类、装配、贴标、喷码、打码、（软仿型）喷涂、目标跟 随、排爆等一系列工作。 ②特别适用于多品种，便批量的柔性化作业，对于稳定，提 高产品质量，提高劳动生产率，改善劳动条件和产品的快速 更新换代有着十分重要的作用。 2、铰链型操作臂（关节型） 关节机器人的关节全都是旋转的, 类似于人的手臂,工业机器人中最 常见的结构。它的工作范围较为复杂。 ①汽车零配件、模具、钣金件、塑料制品、运动器材、玻璃制品、陶 瓷、航空等的快速检测及产品开发。 ②车身装配、通用机械装配等制造质量控制等的三坐标测量及误差检 测。 ③古董、艺术品、雕塑、卡通人物造型、人像制品等的快速原型制作。 ④汽车整车现场测量和检测。 ⑤人体形状测量、骨骼等医疗器材制作、人体外形制作、医学整容等。 3、SCARA操作臂 SCARA机器人常用于装配作业, 最显著的特点是它们 在x-y平面上的运动具有较大的柔性, 而沿z轴具有 很强的刚性, 所以, 它具有选择性的柔性。这种机器 人在装配作业中获得了较好的应用。 ①大量用于装配印刷电路板和电子零部件 ②搬动和取放物件，如集成电路板等 ③广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、 药品工业和食品工业等领域. ④搬取零件和装配工作。
0.1简述工业机器人的定义，说明机器人的主要特征。 作来执 行种 可编 程动 用装置，通过 答：机器人是一种用于移动 各种材料、零件、工具、或专 程能力的多功能机械手。 种任务 并具有编 1. 机器人的动作结构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功能。 2. 机器人具有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变。 3. 机器人具有不同程度的智能性，如记忆、感知、推理、决策、学习等。 4. 机器人具有独立性，完整的机器人系统在工作中可以不依赖于人的干预。 0.2 工业机器人与数控机床有什么区别？ 闭式运动 链 ； 链而数控机床为 答：1. 机器人的运动 为开式运动 2. 工业机器人一般具有多关节，数控机床一般无关节且均为直角坐标系统； 3. 工业机器人是用于工业中各种作业的自动化机器而数控机床应用于冷加工。 4. 机器人灵活性好，数控机床灵活性差。 0.5简述下面几个术语的含义：自有度、重复定位精度、工作范围、工作速度、承载能力。 答：自由度是机器人所具有的独立坐标运动 行器）的开合自由 的数目，不包括手爪（末端执 度。 重复定位精度是关于精度的统计数据，指机器人重复到达某一确定位置准确的概率， 的偏差来表示。 ，可以用各次不同位置平均值 是重复同一位置的范围 是指机器人手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也叫工作区域。 工作范围 工作速度一般指最大工作速度，可以是指自由度上最大的稳定速度，也可以定义为 手臂末端最大的合成速度（通常在技术参数中加以说明）。 量。 承载 能力是指机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质 0.6 什么叫冗余自由度机器人？ 点看，完成某一特定作业 时具有多余自由度的机器人称 学的观 答：从运动 为冗余自由度机器人。 0.7题0.7图所示为二自由度平面关节型机器人机械手，图中L1=2L2，关节的转角范围是0 时可以设L2=3cm）。 （画图 机械手的工作范围 ゜≤θ1≤180゜,-90 ゜≤θ2≤180゜, 画出该
1.2.2工业机器人技术参数 工业机器人制造商在产品供货时一般会提供相应的技术数据.如表1-1为FANUC工业机器人机器人M-10iA/12的主要技术参数。 M-10iA主要技术参数 M-10iA运动范围
M-10iA机器人本体配置 R-30iB_Contorller Mate型控制箱体（M-10iA）
※主控制轴卡支持最多24根轴，且可通过辅助轴卡支持最Array多36根轴 ※可快速更换的放大器（小于5分钟） ※彩色，具网络浏览功能，易于编程且可自定义用户界面 的iPendant ※多样的I/O连接方式针对各种应用的丰富的软件功能包 R-30iB 控制器配置 尽管各厂商所提供的技术参数项目是不完全一样的，工业机器人的结构、用途以及用户的要求也不同，但是，工业机器人的主要参数一般都应有：自由度、工作精度、工作范围、最大工作速度、承载能力等。 1)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，不包括末端执行器(手爪)的开合自由度。如.表1-2所示的单自由度关节通常实现平移、回转或旋转运动。在完成某一特定作业时具有多余自由度的机器人就叫做冗余自由度机器人。亦可简称冗余度机器人。
2）定位精度和重复定位精度 工业机器人的工作精度主要指定位精度和重复定位精度。定位精度也称绝对精度，是指机器人手部实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度(或简称重复精度)，是指机器人重复定位其手部于同一目标位置的能力，可以用标准偏差来表示。它是衡量一列误差值的密集度，即重复度。 图1-2工业机器人重复定位精度的典型情况 工业机器人具有绝对精度低，重复精度高的特点。一般而言，机器人的绝对精度要比重复精度低一到两个数量级，造成这种情况的原因主要是机器人控制器根据机器人的运动学模型来确定机器人末端执行器的位置，而这个理论上的模型与实际机器人的物理模型存在一定误差。大多数商品化工业机器人都是以示教再现方式工作，由于重复精度高，示教再现方式可以使机器人很好地工作。而对于其他编程方式（如离线编程方式）的机器人来说，这时机器人的绝对精度就成为关键指标。 3）工作范围
工业机器人常见五大应用领域及关键技术 去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。 前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示：2015年我国工业机器人产量为32996台，同比增长21.7%。2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。 2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。 一、什么是工业机器人 工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。 当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。 二、工业机器人的特点 自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。 1.可编程。生产自动化的进一步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（ＦＭＳ）中的一个重要组成部分。 2.拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。 3.通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。 4.机电一体化。工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子
1.自由度冗余自由度可以增加机器人的灵活性、躲避障碍物和改善动力性能。人的手臂 （大臂、小臂、手腕）共有7个自由度，所以工作起来很灵巧，手部可回避障碍而从不同方向到达同一个目的点。 2.定位精度（positioning accuracy）：指机器人末端参考点实际到达的位置与所需要到达的 理想位置之间的差距。 3.重复性或重复精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度；或在相同的位置指令 下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。它是衡量一列误差值的密集程度，即重复度。 4.工作空间（Working Space）：机器人手腕参考点或末端操作器安装点（不包括末端操作 器）所能到达的所有空间区域，一般不包括末端操作器本身所能到达的区域。 5.工作速度：机器人各个方向的移动速度或转动速度。 6.承载能力：机器人在工作范围内的任何位姿上所能承受的最大质量 工业机器人类型
首先要知道的是你的机器人要用于何处。这是你选择需要购买的机器人种类时的首要条件。如果你只是要一个紧凑的拾取和放置机器人，Scara机器人是不错的选择。如果想快速放置小型物品，Delta机器人是最好的选择。如果你想机器人在工人旁边一起工作，你就应该选择协作机器人。下面是一些具体的指标。 机器人负载 负载是指机器人在工作时能够承受的最大载重。如果你需要将零件从一台机器处搬至另外一处，你就需要将零件的重量和机器人抓手的重量计算在负载内。 自由度（轴数） 机器人轴的数量决定了其自由度。如果只是进行一些简单的应用，例如在传送带之间拾取放置零件，那么4轴的机器人就足够了。如果机器人需要在一个狭小的空间内工作，而且机械臂需要扭曲反转，6轴或者7轴的机器人是最好的选择。轴的数量选择通常取决于具体的应用。需要注意的是，轴数多一点并不只为灵活性。事实上，如果你在想把机器人还用于其它的应用，你可能需要更多的轴，“轴”到用时方恨少。不过轴多的也有缺点，如果一个6轴的机器人你只需要其中的4轴，你还是得为剩下的那2个轴编程。 机器人制造商倾向于用稍微有区别的名字为轴或者关节命名。一般来说，最靠近机器人基座的关节为J1，接下来是J2，J3，J4以此类推，直到腕部。还有一些厂商像安川莫托曼则使用字母为轴命名。 最大运动范围 在选择机器人的时候，你需要了解机器人要到达的最大距离。选择机器人不单要关注负载，还要关注其最大运动范围。每一个公司都会给出机器人的运动范围，你可以从中看出是否符合你应用的需要。最大垂直运动范围是指机器人腕部能够到达的最低点（通常低于机器人的基座）与最高点之间的范围。最大水平运动范围是指机器人腕部能水平到达的最远点与机器人基座中心线的距离。你还需要参考最大动作范围（用度表示）。这些规格不同的机器人区别很大，对某些特定的应用存在限制。 重复精度 这个参数的选择也取决于应用。重复精度是机器人在完成每一个循环后，到达同一位置的精确度/差异度。通常来说，机器人可以达到0.5mm以内的精度，甚至更高。例如，如果机器人是用于制造电路板，你就需要一台超高重复精度的机器人。如果所从事的应用精度要求不高，那么机器人的重复精度也可以不用那么高。精度在2D视图中通常用“±”表示。实际上，由于机器人并不是线性的，其可以在公差半径内的任何位置。 速度 速度对于不同的用户需求也不同。它取决于工作需要完成的时间。规格表上通常只是给出最大速度，机器人能提供的速度介于0和最大速度之间。其单位通常为度/秒。一些机器
工业机器人课件资料 1. 经历了40多年的发展，机器人技术逐步形成了一门新的综合性学科—机器人学（Robotics） 它包括有基础研究和应用研究两个方面 主要研究内容有：(1) 机械手设计；(2) 机器人运动学、动力学和控制；(3) 轨迹设计和路径规划；(4) 传感器(包括内部传感器和外部传感器)；(5) 机器人视觉；(6) 机器人语言；(7) 装置与系统结构；(8) 机器人智能等。 2. 机器人的定义 国际和国外相关组织的定义 国际标准化组织（ISO）的定义：机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手，这种机械手具有几个轴，能够借助可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务。 美国国家标准局（NBS）的定义：机器人是一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置。 美国机器人协会（RIA）的定义：机器人是一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手。 日本工业机器人协会（JIRA）的定义：工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的，能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。 有关学者的定义 在1967年日本召开的第一届机器人学术会议上提出了两个有代表性的定义。 森政弘与合田周平提出的定义：“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器”。从这一定义出发，森政弘又
提出了用自动性、智能性、个体性、半机械半人性、作业性、通用性、信息性、柔性、有限性、移动性等10个特性来表示机器人的形象。 日本早稻田大学加藤一朗（日本机器人之父）教授认为：机器人是由能工作的手，能行动的脚和有意识的头脑组成的个体，同时具有非接触传感器（相当于耳、目）、接触传感器（相当于皮肤）、固有感及平衡感等感觉器官的能力。 也有一些组织和学者针对不同形式的机器人分别给出具体的解释和定义，而机器人则只作为一种总称。例如，日本工业机器人协会（JIRA）列举了6种型式的机器人： (1) 手动操纵器：人操纵的机械手，缺乏独立性； (2) 固定程序机器人：缺乏通用性； (3) 可编程机器人：非伺服控制； (4) 示教再现机器人：通用工业机器人； (5) 数控机器人：由计算机控制的机器人； (6) 智能机器人：具有智能行为的自律型机器人。 3.机器人的结构 简单地说，机器人主要由执行机构、驱动和传动装置、传感器和控制器四大部分构成。 ●执行机构：机器人的足、腿、手、臂、腰及关节等，它是机器人运动和完成某项任 务所必不可少的组成部分。 ●驱动和传动装置：用来有效地驱动执行机构的装置，通常采用液压、电动和汽动， 有直接驱动和间接驱动二种方式。 ●传感器：是机器人获取环境信息的工具，如视觉、听觉、嗅觉、触觉、力觉、滑觉 和接近觉传感器等，它们的功能相当于人的眼、耳、鼻、皮肤及筋骨。 ●控制器：是机器人的核心，它负责对机器人的运动和各种动作控制及对环境的识别。
表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、运动精度、运 动特性、动态特性等。 (1)工作空间(Work space) 工作空间是指机器人臂杆的特定部位在一定条件 下所能到达空间的位置集合。工作空间的性状和大小反映了机器人工作能力的大小。理解机器人的工作空间时，要注意以下几点： 1)通常工业机器人说明书中表示的工作空间指的是手腕上机械接口坐标系的原点 在空间能达到的范围，也即手腕端部法兰的中心点在空间所能到达的范围，而不是末端执行 器端点所能达到的范围。因此，在设计和选用时，要注意安装末端执行器后，机器人实际所 能达到的工作空间。 2)机器人说明书上提供的工作空间往往要小于运动学意义上的最大空间。这是因为在可达空间中，手臂位姿不同时有效负载、允许达到的最大速度和最大加速度都不一样，在臂杆最大位置允许的极限值通常要比其他位置的小些。此外，在机器人的最大可达空间边界 上可能存在自由度退化的问题，此时的位姿称为奇异位形，而且在奇异位形周围相当大的范 围内都会出现自由度进化现象，这部分工作空间在机器人工作时都不能被利用。 3)除了在工作守闻边缘，实际应用中的工业机器人还可能由于受到机械结构的限 制，在工作空间的内部也存在着臂端不能达到的区域，这就是常说的空洞或空腔。空腔是指在工作空间内臂端不能达到的完全封闭空间。而空洞是指在沿转轴周围全长上臂端都不能达 到的空间。 (2)运动自由度是指机器人操作机在空间运动所需的变量数，用以表示机器人动作灵活程度的参数，一般是以沿轴线移动和绕轴线转动的独立运动的数目来表示。
自由物体在空间自六个自由度（三个转动自由度和三个移动自由度） 。工业机器人 往往是个开式连杆系， 每个关节运动副只有一个自由度， 因此通常机器人的自由度数目就等 于其关节数。机器人的自由度数目越多，功能就越强。日前工业机器人通常具有 4— 6个自 由度。当机器人的关节数（自由度）增加到对末端执行器的定向和定位不再起作用时， 便出 现了冗余自由度。冗余度的出现增加了机器人工作的灵活型，但也使控制变得更加复杂。 工业机器人在运动方式上，总可以分为直线运动（简记为 R ）两种，应用简记符号P 和R 可以表示操作机运动自由度的特点, 机具有四个自由度，从基座开始到臂端，关节运动的方式依次为旋转 外，工业 机器人的运动自由度还有运动范围的限制。 （3）有效负载（Payload ） 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运的 物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。 机器人在不同位姿时， 允许的最大可搬运质量是不同的， 因此机器人的额定可搬运 质量是指其臂杆在工作空间中任意位姿时腕关节端部都能搬运的最大质量。 （4）运动精度（Accurucy ） 精度、轨迹精度、重复轨迹精度等。 位姿精度是指指令位姿和从同一方向接近该指令位姿时各实到位置中心之间的偏 差。重复位姿精度是指对同指令位姿从同一方向重复响应 n 次后实到位姿的不一致程度。 轨迹精度是指机器人机械接口从同一方向 n 次跟随指令轨迹的接近程度。轨迹重复 精度是指对一给定轨迹在同方向跟随 n 次后实到轨迹之间的不一致程度。 P ）和旋转运动（简记为 如RPRF 表示机器人操作 -直线-旋转-旋转。此 机器人机械系统的精度主要涉及位姿精度、重复位姿 ⑸运动特性（Sped ） 速度和加速度是表明机器人运动特性的主要指标。在机
工业机器人主要技术参数 您选择需要购买的机器人种类的首要条件是：您的机器人要用于何处。例如是需要装配、挪移、包装、转换、拾放位置的多用途机器人，还是需要弧焊机器人。 机器人负载 负载就是指机器人在工作时能够承受的最大重量。如果您需要购买码垛机器人，就要将货物的重量和机器人抓手的重量计算在载重内，货物重量140公斤，需要的抓手重量15公斤，例如可以选择拓野码垛机器人型号MPL160，它的载重是160kg。 重复精度 这个参数的选择也取决于应用。重复精度是机器人在完成每一个循环后，到达同一位置的精确度/差异度。如果机器人是用于制造电路板，您就需要一台超高重复精度的机器人。如果所从事的应用精度要求不高，那么机器人的重复精度也可以不用那么高。例如精度在2D视图中通常用“±”表示。实际上，由于机器人并不是线性的，其可以在公差半径内的任何位置。 机器人臂展 在选择机器人的时候，您需要了解机器人的臂展，也就
是能到达的最大距离。选择机器人不单要关注负载，还要关注其最大运动范围。每一个公司都会给出机器人的运动范围，您可以从中看出是否符合你应用的需要。最大垂直运动范围是指机器人腕部能够到达的最低点（通常低于机器人的基座）与最高点之间的范围。最大水平运动范围是指机器人腕部能水平到达的最远点与机器人基座中心线的距离。您还需要参考最大动作范围（用度表示）。这些规格不同的机器人区别很大，对某些特定的应用存在限制。 机器人重量 机器人重量对于设计机器人单元也是一个重要的参数。如果工业机器人需要安装在定制的工作台甚至轨道上，您需要知道它的重量并设计相应的支撑。 如果您觉得现如今市场上的机器人都不适合您需要它从事的工作，可以把需要告诉机器人制造商，让他们根据您的实际情况去给您设计、改进直到满意为止。 速度 速度对于不同的用户需求也不同。它取决于工作需要完成的时间。规格表上通常只是给出最大速度，机器人能提供的速度介于0和最大速度之间。其单位通常为度/秒。
一、机器人的主要技术参数 机器人的技术参数反映了机器人可胜任的工作、具有的最高操作性能等情况，是设计、应用机器人必须考虑的问题。机器人的主要技术参数有自由度、分辨率、工作空间、工作速度、工作载荷等。 1、自由度 机器人具有的独立坐标轴运动的数目。机器人的自由度是指确定机器人手部在空间的位置和姿态时所需要的独立运动参数的数目。手指的开、合，以及手指关节的自由度一般不包括在内。.机器人的自由度数一般等于关节数目。机器人常用的自由度数一般不超过5～6个。 2、关节（Joint） 即运动副，允许机器人手臂各零件之间发生相对运动的机构。 3、工作空间
机器人手臂或手部安装点所能达到的所有空间区域。其形状取决于机器人的自由度数和各运动关节的类型与配置。机器人的工作空间通常用图解法和解析法两种方法进行表示。 4、工作速度 机器人在工作载荷条件下、匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。 5、工作载荷 指机器人在工作范围内任何位置上所能承受的最大负载，一般用质量、力矩、惯性矩表示。还和运行速度和加速度大小方向有关，一般规定高速运行时所能抓取的工件重量作为承载能力指标。 6、分辨率 能够实现的最小移动距离或最小转动角度。 7、精度 重复性或重复定位精度：指机器人重复到达某一目标位置的差异程度。或在相同的位置指令下，机器人连续重复若干次其位置的分散情况。它是衡量一列误差值的密集程度，即重复度。 二、机器人的控制系统 1、机器人的控制系统 “控制”的目的是使被控对象产生控制者所期望的行为方式。.“控制”的基本条件是了解被控对象的特性。“实质”是对驱动器输出力矩的控制。