工业机器人基础知识

机器人的定义机器人的定义美国国家标准局（NBS ）的定义：“机器人是一种机器人是一种 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”。

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，能够借助于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。

”机器人具有以下特性：机器人具有以下特性：（1）一种机械电子装置；）一种机械电子装置；（2）动作具有类似于人或其他生物体的功能；）动作具有类似于人或其他生物体的功能；（3）可通过编程执行多种工作，有一定的通用性和灵活性；）可通过编程执行多种工作，有一定的通用性和灵活性；（4）有一定程度的智能，能够自主地完成一些操作。

）有一定程度的智能，能够自主地完成一些操作。

机器人的分类机器人的分类按照日本工业机器人学会（JIRA ）的标准，可将机器人分为六类：）的标准，可将机器人分为六类：第一类：人工操作机器人。

由操作员操作的多自由度装置；第一类：人工操作机器人。

由操作员操作的多自由度装置；第二类：固定顺序机器人。

按预定的不变方法有步骤地依此执行任务的设备，按预定的不变方法有步骤地依此执行任务的设备，其执行顺序难其执行顺序难以修改；以修改；第三类：可变顺序机器人。

同第二类，但其顺序易于修改。

第三类：可变顺序机器人。

同第二类，但其顺序易于修改。

第四类：示教再现（playback ）机器人。

操作员引导机器人手动执行任务，记录下这些动作并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。

并由机器人以后再现执行，即机器人按照记录下的信息重复执行同样的动作。

第五类：数控机器人。

操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。

第五类：数控机器人。

操作员为机器人提供运动程序，并不是手动示教执行任务。

第六类：智能机器人。

机器人具有感知外部环境的能力，第六类：智能机器人。

学工业机器人的基础知识工业机器人是一种能够自动完成各种生产任务的机器人，广泛应用于制造业。

学习工业机器人的基础知识对于从事相关工作的人员来说是必要的。

本文将介绍工业机器人的基本概念、分类、工作原理、应用领域以及未来发展方向等方面的知识。

一、工业机器人的基本概念工业机器人是一种可以代替人类完成重复性、危险性或高精度工作的自动化设备。

它具有多关节、可编程、可重复执行任务的特点。

工业机器人可以根据预设的程序和指令，完成各种生产任务，如搬运、装配、焊接、喷涂等。

二、工业机器人的分类根据机器人的结构和工作方式，工业机器人可以分为以下几类：1. 固定式机器人：固定在工作台或生产线上，只能在固定区域内工作。

2. 移动式机器人：具有自主移动能力，可以在工厂内自由移动，完成各种任务。

3. 可重配置机器人：可以根据需要进行结构和功能的重新配置，适应不同的生产任务。

4. 协作式机器人：与人类共同工作，能够感知人类的存在并做出相应的动作，实现人机协作。

三、工业机器人的工作原理工业机器人的工作原理包括感知、决策和执行三个步骤。

1. 感知：工业机器人通过传感器获取周围环境的信息，如视觉传感器、力传感器等，以便正确地感知和理解工作环境。

2. 决策：根据感知到的信息，工业机器人通过内置的控制系统进行数据处理和分析，做出相应的决策和规划工作路径。

3. 执行：工业机器人根据决策结果，通过驱动机构执行具体的动作，如移动、抓取、装配等。

四、工业机器人的应用领域工业机器人广泛应用于制造业的各个领域，如汽车制造、电子设备制造、食品加工等。

1. 汽车制造：工业机器人在汽车制造中扮演着重要的角色，可以完成车身焊接、喷涂、装配等工作。

2. 电子设备制造：工业机器人可以完成电子设备的组装、质量检测、包装等任务，提高生产效率和产品质量。

3. 食品加工：工业机器人在食品加工中的应用越来越广泛，可以完成食品的分拣、烹饪、包装等工作。

五、工业机器人的未来发展方向随着科技的不断进步，工业机器人也在不断发展和创新。

1．工业机器人技术及关键基础部件（1）机器人关键基础部件定义、分类及市场占有率；机器人关键基础部件是指构成机器人传动系统，控制系统和人机交互系统，对机器人性能起到关键影响作用，并具有通用性和模块化的部件单元。

机器人关键基础部件主要分成以下三部分：高精度机器人减速机，高性能交直流伺服电机和驱动器，高性能机器人控制器等。

目前在高精度机器人减速机方面，市场份额的75%均两家日本减速机公司垄断，分别为提供RV摆线针轮减速机的日本Nabtesco和提供高性能谐波减速机的日本Harmonic Drive.包括 ABB, FANUC, KUKA,MOTOMAN在内国际主流机器人厂商的减速机均由以上两家公司提供，与国内机器人公司选择的通用机型有所不同的是，国际主流机器人厂商均与上述两家公司签订了战略合作关系，提供的产品大部分为在通用机型基础上根据各厂商的特殊要求进行改进后的专用型号。

国内在高精度摆线针轮减速机方面研究起步较晚，仅在部分院校，研究所有过相关研究。

目前尚无成熟产品应用于工业机器人。

近年来国内部分厂商和院校开始致力高精度摆线针轮减速机的国产化和产业化研究，如浙江恒丰泰，重庆大学机械传动国家重点实验室，天津减速机厂，秦川机床厂，大连铁道学院等。

在谐波减速机方面，国内已有可替代产品，如北京中技克美，北京谐波传动所，但是相应产品在输入转速，扭转高度，传动精度和效率方面与日本产品还存在不小的差距，在工业机器人上的成熟应用还刚刚起步。

在伺服电机和驱动方面，目前欧系机器人的驱动部分主要由伦茨，Lust，博世力士乐等公司提供，这些欧系电机及驱动部件过载能力，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但是价格昂贵。

而日系品牌工业机器人关键部件主要由安川，松下，三菱等公司提供，其价格相对降低，但是动态响应能力较差，开放性较差，且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。

国内近年来也开展了大功率交流永磁同步电机及驱动部分基础研究和产业化，如哈尔滨工业大学，北京和利时，广州数控等单位，并且具备了一点的生产能力，但是其动态性能，开放性和可靠性还需要更多的实际机器人项目应用进行验证。

contents •工业机器人概述•工业机器人组成与原理•工业机器人编程与操作•工业机器人维护与保养•工业机器人安全规范与法规•工业机器人发展趋势及挑战目录01工业机器人概述定义与发展历程定义发展历程汽车制造业电子电器行业塑料橡胶工业其他行业工业机器人应用领域工业机器人市场现状及趋势市场现状全球工业机器人市场规模不断扩大，亚洲地区尤其是中国已成为最大的工业机器人市场。

同时，工业机器人技术不断创新，应用领域不断拓展。

发展趋势随着人工智能、物联网等技术的不断发展，工业机器人将实现更高程度的智能化和自主化。

未来，工业机器人将与人类更加紧密地协作，共同推动制造业的转型升级。

同时，随着环保意识的提高和资源的日益紧缺，工业机器人的绿色化、节能化将成为重要的发展方向。

02工业机器人组成与原理机械结构工业机器人机械结构主要包括基座、腰部、大臂、小臂、腕部和手部等部分，构成一个多自由度的机械系统。

机械结构的设计需考虑机器人的工作范围、负载能力、精度和稳定性等要求。

常用的机械结构类型包括直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型和关节型等。

传感器与感知系统工业机器人配备多种传感器，如位置传感器、速度传感器、力传感器和视觉传感器等，用于感知自身状态和外部环境。

感知系统对传感器信息进行处理和融合，为机器人提供准确的环境信息和自身状态信息。

先进的感知技术如深度学习、机器视觉等，可提高机器人的感知能力和智能化水平。

执行器是机器人驱动系统的核心部件，根据控制指令驱动机器人各关节运动，实现机器人的各种动作。

控制系统的性能直接影响机器人的运动精度、响应速度和稳定性等关键指标。

工业机器人控制系统包括硬件和软件两部分，负责机器人的运动规划、控制算法实现和任务调度等功能。

控制系统与执行器工业机器人通过通讯接口与上位机或其他设备进行数据交换和协同工作。

常用的通讯协议包括EtherCAT、Profinet、Modbus等，可实现实时、高速和可靠的数据传输。

工业机器人基础知识目录CONTENTS 1. 工业机器人的发展历程及现状2. 工业机器人的类型及技术参数3. 机器人的坐标系统01 埃斯顿企业简介01工业机器人的发展历程及现状ROBOTICS 011954年乔治·德沃尔申请了一个“可编程关节式转移物料装置”的专利约瑟夫·恩格尔伯格与德沃尔合作成立了世界上第一个机器人公司Unimation1959年研制出第一台工业机器人Unimate，并在1961年将其应用到汽车生产线上，用于将铸件中的零件取出。

Unimation是Universal和Automation的组合。

1960年被称为机器人元年；德沃尔和恩格尔伯格被称为工业机器人之父。

世界第一台工业机器人发明专利第一台安装在通用汽车公司的机器人根据国际机器人联盟IFR发布的数据，工业机器人年度装机量突破42 万台，至2019年底全球工业机器人装机总量达到274.7万台，预计未来三年将以13%的速度持续增长。

在产业结构调整及制造业智能化转型升级的背景下，亚太地区机器人市场需求强劲。

2019年，全球机器人市场规模达到294亿美元（含工业机器人及服务机器人）。

60%20%3% 17%亚太地区 北美地区 欧洲地区其他地区2019年全球机器人市场规模（亿美元）7.3 58.6 51.1 177100200亚太地区 欧洲地区北美地区 其他地区2019年全球机器人市场结构（亿美元）135159120 140 160 180服务机器人工业机器人 [百分 比][百分 比]服务机器人 工业机器人TOP10厂商市场占有率较高，占据中国工业机器人市场的62%左右，相对2018年头部企业进一步集中，“四大家族”约占中国市场的39%。

T op11~20梯队中，国产品牌汇川、广数、台达等聚焦细分行业与重点客户，2019年销量有明显增长。

2020年受疫情影响，将会有更多机器人企业面临“资金荒”，行业将面临更严峻的洗牌，市场格局或将发生更大的变化。

工业机器人的基础知识工业机器人是能模仿人体某些器官的功能（主要是动作功能）、有独立的控制系统、可以改变工作程序和编程的多用途自动操作装置。

工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

“机器人”一词出自捷克文，意为劳役或苦工。

1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家恰佩克在他写的科学幻想戏剧《罗素姆万能机器人》中第一次使用了机器人一词。

此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人;60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用;1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。

此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。

由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。

主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。

大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。

直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。

工业机器人基础知识大全，看完秒懂！1.主体主体机械即机座和实行机构，包括大臂、小臂、腕部和手部，构成的多自由度的机械系统。

有的机器人另有行走机构。

工业机器人有6个自由度乃至更多腕部通常有1～3个活动自由度。

2.驱动系统工业机器人的驱动系统，按动力源分为液压，气动和电动三大类。

依据需求也可由这三种范例组合并复合式的驱动系统。

或者通过同步带、轮系、齿轮等机械传动机构来间接驱动。

驱动系统有动力装置和传动机构，用以实行机构发生相应的动作，这三类根本驱动系统的各有特点，现在主流的是电动驱动系统。

由于低惯量，大转矩交、直流伺服电机及其配套的伺服驱动器(交换变频器、直流脉冲宽度调制器)的普遍接纳。

这类系统不需能量转换，运用方便，控制灵敏。

大多数电机后面需安装精细的传动机构：减速器。

其齿运用齿轮的速率转换器，将电机的反转数减速到所要的反转数，并得到较大转矩的装置，从而降低转速，添加转矩,当负载较大时，一味提升伺服电机的功率是很不划算的，能够在适宜的速率范畴内通过减速器来进步输出扭矩。

伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，长时间和重复性的工作不利于确保其准确性、牢靠地运转。

精细减速电机的存在使伺服电机在一个适宜的速率下运转，加强机器体刚性的同时输出更大的力矩。

如今主流的减速器有两种：谐波减速器和RV减速3.控制系统机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功用和功能的主要要素。

控制系统是按照输入的程序对驱动系统和实行机构收回指令信号，并进行控制。

工业机器人控制技术的主要任务便是控制工业机器人在工作空间中的活动范围、姿势和轨迹、动作的时间等。

具有编程简单、软件菜单操纵、友好的人机交互界面、在线操纵提示和运用方便等特点。

控制器系统是机器人的中心，外国有关公司对我国实验紧密封闭。

连年来随着微电子技术的开展，微处置器的功能越来越高，而价钱则越来越便宜，现在市集上曾经出现了1-2美金的32位微处置器。

高性价比的微处置器为机器人控制器带来了新的开展机会，使开辟低本钱、高功能的机器人控制器成为可能。

工业机器人基础知识工业机器人是近年来广泛应用于工业生产领域的一种自动化设备。

它具有高效、精确、灵活等诸多优点，已经成为现代制造业的重要组成部分。

本文将介绍工业机器人的基础知识，包括其定义、分类、工作原理以及应用等方面。

一、定义工业机器人是一种可以代替人类进行重复性、危险性或高精度操作的自动化设备。

它由机械结构、控制系统和传感器等部分组成，能够根据预先编程的指令完成各种生产任务。

工业机器人通常具有多个自由度，能够在三维空间内移动和操作物体。

二、分类根据机械结构的不同，工业机器人可以分为多种类型。

常见的工业机器人分类如下：1. SCARA机器人：SCARA机器人是一种具有两个旋转自由度和一个平移自由度的机器人。

它适用于高速组装和加工任务，广泛应用于电子、汽车和医疗器械等行业。

2. Delta机器人：Delta机器人是一种具有较高速度和精度的平行机器人。

它常用于包装、搬运和装配等工作，有着快速响应和高效率的特点。

3. 前后向臂机器人：前后向臂机器人是一种结构简单、稳定性良好的机器人。

它主要用于装配、焊接和喷涂等工艺操作中。

4. 悬臂机器人：悬臂机器人是一种由臂架和转台组成的机器人。

它可以完成搬运、装配和焊接等任务，被广泛应用于汽车、食品和制药等领域。

三、工作原理工业机器人的工作原理主要包括控制系统和传感器的配合。

控制系统通过编程设置机器人的运动轨迹和操作方式，传感器则可以感知环境信息，并实时调整机器人的动作。

具体而言，工业机器人的工作流程如下：1. 传感器感知环境：工业机器人通过传感器感知周围环境的信息，包括物体的位置、形状和质量等。

2. 运动规划：根据任务需求和环境信息，控制系统对机器人的运动轨迹进行规划，并生成相应的控制指令。

3. 运动执行：控制系统将生成的控制指令发送给机械结构，机器人根据指令执行相应的动作。

4. 完成任务：机器人根据预定的轨迹和操作方式完成任务，如搬运物体、焊接零件或装配产品等。