工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析
根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics；简称IFR）定义，机器人分为工业机器人（Industrial Robots）及服务型机器人（Service Robots）。其中，目前工业机器人又佔全球机器人80％的市佔率，远高于服务型机器人。
若以机械结构来看，工业机器人可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人（SCARA）、垂直多关节机器人以及并联式机器人（DELTA）等，以下依序就这五种类型来说明。
一、工业机器人之五大机械结构
1. 单轴机器人
单轴机器人一般分为两种传动方式，一为滚珠螺杆传动，二为同步齿形带（简称：同步带）传动，两种皆是以直线导轨做为导向，并配合伺服电机或步进电机，来实现不同应用领域的定位、移载、搬运等等。透过不同的组合样式，还可以实现两轴、三轴、龙门式的组合。单轴机器人的应用领域涵盖半导体、家电、医疗、汽车、包装、点胶机、焊接、切割、检测等自动化应用领域，而台湾的上银科技在单轴机器人的市场名列全球前三。
2. 直角座标机器人
直角座标机器人是基于X、Y、Z直角座标，在各座标的长度范围内进行工作或运动，适用于搬运、取放等作业，可应用的领域包括射出成型机取出用手臂、移动并定位、堆迭、锁螺丝、切割、装夹、压入、插取、装配、自动药房等。
台湾机器人相关业者数量约有80家，现有40家以上的业者可从事座标机器人相关设备的设计开发，所使用的关键零组件国产化程度较高。在射出成型机取出用机械手臂中，天行自动化（Alfa）与台湾精锐（Apex）为该领域之领先业者，并在中国大陆具有一定的市场佔有率。
3. 水平多关节（SCARA）机器人
工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分，用于对操作机的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 1、记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能：离线编程，在线示教，间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能：有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机：控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒：示教机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作，拥有自己独立的 CPU 以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板：由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存：储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出：各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口：记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口：用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器：完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制：用于和机器人配合的辅助设备控制，如手爪变位器等。 10 、通信接口：实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信，数据传输速率高达 10Mbit/s ，可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP 通信协议，通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。
第二章工业机器人的机械结构和运动控制 章节目录 2.1 工业机器人的系统组成 2.1.1 操作机 2.1.2 控制器 2.1.3 示教器 2.2 工业机器人的技术指标 学习目标导入案例课堂认知扩展与提高本章小结思考练习 2.3 工业机器人的运动控制 2.3.1 机器人运动学问题 2.3.2 机器人的点位运动… 2.3.3 机器人的位置控制 课前回顾 何为工业机器人？ 工业机器人具有几个显著特点，分别是什么？ 工业机器人的常见分类有哪些，简述其行业应用。 学习目标 认知目标 *熟悉工业机器人的常见技术指标 *掌握工业机器人的机构组成及各部分的功能 *了解工业机器人的运动控制 能力目标 *能够正确识别工业机器人的基本组成 *能够正确判别工业机器人的点位运动和连续路径运动 导入案例 国产机器人竞争力缺失关键技术是瓶颈 众所周知，中国机器人产业由于先天因素，在单体与核心零部件仍然落后于日、美、韩等发达国家。虽然中国机器人产业经过30 年的发展，形成了较为完善的产业基础，但与发达国家相比，仍存在较大差距，产业基础依然薄弱，关键零部件严重依赖进口。整个机器人产业链主要分为上游核心零部件（主要是机器人三大核心零部件——伺服电机、减速器和控制系统，相当于机器人的“大脑”）、中游机器人本体（机器人的“身体”）和下游系统集成商（国内95% 的企业都集中在这个环节上）三个层面。 课堂认知 2.1 工业机器人的系统组成 第一代工业机器人主要由以下几部分组成：操作机、控制器和示教器。对于第二代及第三代工业机器人还包括感知系统和分析决策系统，它们分别由传感器及软件实现。
工业机器人系统组成 2.1.1 操作机 操作机（或称机器人本体）是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机构。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。 关节型机器人操作机基本构造 机器人操作机最后一个轴的机械接口通常为一连接法兰，可接装不同的机械操作装置，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
2018年机器人行业核心零部件国产化分析报告 2018年6月
目录 一、核心零部件对机器人的重要性 (5) 二、减速器：工业机器人不可或缺的明珠 (7) 1、技术分析：RV与谐波减速器占据主流地位 (7) （1）RV（Rotary Vector）减速器 (9) （2）谐波减速器 (10) 2、国产化进程：国内企业订单频传，加速进口替代 (12) （1）竞争格局 (12) （2）国外企业发展状况 (13) （3）日本巨头业务规模不断扩张 (14) （4）国产企业布局积极，有望率先突破 (15) （5）国内企业减速机业务推进顺利，订单频传 (15) （6）国内减速器业务赢来放量 (16) 3、需求测算：未来减速器业务的空间 (18) 三、伺服电机与控制器，相辅相成的核心零部件 (22) 1、伺服电机：国产替代空间最高 (22) （1）伺服系统下游应用领域众多 (22) （2）竞争格局：国内品牌占据一定市场份额 (26) 2、控制器：与国际差距最小的零部件 (28) 四、核心零部件国产化对国内企业的影响 (32) 1、对本体企业的影响：处于“以利润换市场”的阶段 (33) （1）生产成本下滑 (34) （2）产能的扩张 (34) 2、对系统集成商的影响：强化机器人的普及率 (38) 3、对商业模式的影响：向一体化模式探索 (40)
五、主要风险 (44) 1、机器人产业竞争加剧 (44) 2、核心零部件国产化不及预期 (45) 3、宏观经济波动 (45)
核心零部件突破桎梏，进口替代加速。减速器主要用于调速和传递负载，具备很高的精度，是技术壁垒最高的领域，也是制约国产机器人成本最重要的因素。目前国内产品的整体质量逐步提高，在一些核心指标上已经达到国际水平。2017年以来，国产减速器订单频传，进口替代显著加快，上海欢颜、埃夫特分别采购南通振康减速器共计18000台；伯朗特采购中大力德减速器3万台。此外，苏州绿的、中技克美、来福谐波也分别开发了系列产品，进入量产阶段。 伺服电机可以分为直流和交流，高性能的伺服系统大多采用同步交流伺服电机。目前国内的领先厂商主要有汇川技术、埃斯顿等，自有品牌率占15%。控制器方面，其本质上就是一个数据处理器，在硬件上与国外差距不大，差距主要是算法和兼容性方面。控制器国内供应商主要是固高科技、埃斯顿、广州数控等，其中埃斯顿收购TRIO，转型高端运动控制方案商。 随着零部件企业由小批量生产向大批量供货迈进，核心零部件的逐步国产化，使得真正具备竞争力的企业在价格方面具有更大的灵活性。国产化浪潮需要穿透到底层的设备行业，这也是提升产业竞争力的必经之路。 核心零部件国产化对国内企业有何影响？机器人零部件的国产化会产生三方面的影响：（1）对于本体企业来说，首先会降低生产成本，其次是产能的扩张。国产化并非一定会带来利润率的提升，当前中国的本体企业更看重市场规模的扩张，而非利润，处于“以利润换市场”的阶段；（2）对于系统集成商来说，成本下滑会强化机器人
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。
工业机器人核心技术全解析 无论是德国率先提出的“工业4.0”概念，美国推行的“先进制造伙伴关系(AMP)”计划，还是日本正在实施的“智慧制造系统(IMS)”和中国工信部通过的“中国制造2025规划”，这些都指向同一个目标，那就是希望通过先进的IT与自动化技术来促进制造业的革新，以实现“智能化”，提升效率，降低成本。而要实现这个目标工业机器人是不可或缺的一环。 以前，工业机器人应用最为广泛的是汽车制造业；现在，工业机器人制造企业正努力向其他领域拓展。工业机器人制造企业也如雨后春笋般不断涌现，据统计仅去年中国国内差不多增加了200多加工业机器人制造厂商。对于工业机器人的市场前景，业界都是一致看好，普遍认为未来5~10年将会迎来工业机器人的一个爆发期。不过，要想在这一波浪潮中得益的话也并不容易。因为工业机器人涉及的系统相当复杂，仅核心零部件就包括了机械系统、控制器、伺服器和减速器等等。本刊就工业机器人的关键技术问题采访了一些半导体厂商，详细介绍了工业机器人当中的一些电子核心零部件。 控制器平台之争 在Altera公司亚太区工业业务部市场开发首席经理江允贵看来，有三个趋势在推动着工业自动化市场的蓬勃发展。一是，提升能源效率，降低能源成本；二是提升生产效率，这包括功能安全、生产线的稳定安全、保护操作人员的安全、以及机器损坏的降低和更长的生命周期和可靠度；三是所谓的智能工厂。而只有前面两个因素达到后，才有可能实现智能工厂。他认为工业机器人是自动化里的很关键一部分。 江允贵拿智能工厂举例，他说现在一个典型的的智能工厂，从企业到工厂，以及工厂内如都是以工业以太网相连接的，他认为用工业以太网取代传统的以太网，主要是因为工业以太网的实时性更好。工业以太网可以连接主站和从站，连接主站中的PLC、PAC/运动控制器和HMI，和从站中的伺服器、I/O模块等等。
工业机器人内部结构及基本组成原理详解 工业机器人详解 你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。关于工业机器人定义什么可以被 认为是一个工业机器人？什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。不是在工业环境中使 用的每个机电设备都可以被认为是机器人。根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。我们经常说典型的工业机器人 由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。控制面板和示教器构成用户环境。工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。机器人手臂基本上是移动工具的
东西。但并不是每个工业机器人都像一个手臂。不同机器人有不同类型的结构。控制面板--- 操作员使用控制面板来执行一些常规任务。（例如：改变程序或控制外围设备）。应用“机器人工人” --------- 什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。理想情况下，这应该是双赢的。想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。此外，就是那些对人类工作有害的任务。（例如：用危险化学品进行表面处理，这是在有害环境中工作。在许多情况下，长期使用机器人比聘用工人更聪明和便宜。）当然，还有的是人类难以操作的工作。（例如：举或搬运重物或在不适合人类生活的条件下工作。）同样，在许多这些情况下，可以应用特定的自动化解决方案。然而，如果任务需要灵活性处理，还需要考虑要用到的机器人。以下是最常见的机器人应用程序列表：电弧焊、部件、涂层、去毛刺、压铸、造型、物料搬运、选择、码垛、打包、绘画、点焊、运输，仓储关于工业机器人的
工业机器人球坐标型机械臂结构设计毕业论文1 绪论 1.1 课题背景 工业机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械臂尤为如此，因此设计实用、高效的机械臂对于机械设计者来说是义不容辞的责任，对于毕业的大学生也是一个实时、富有意义和挑战的课题。 工业机器人自20世纪60年代问世以来，其研究和开发在工业发达国家中一直备受青睐。尽管各国对机器人的定义不尽相同，但都有可编程、拟人化、通用性等特点，是一种融机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制技术等多学科为一体的高新技术产品。随着相关支撑学科的长足发展，工业机器人的研究和开发正在突飞猛进，其应用领域进一步扩大。我国机器人技术的研究工作起步较晚，虽已取得较大发展，但较之发达国家的水平仍有较大距离，应积极探索适合我国国情的工业机器人应用思路，开发低成本、高性价比的实用型工业机器人。 机器人自诞生之日起，便显示出其强大的生命力，机器人首先在工业生产中得到了广泛应用，并给传统工业带来了质的飞跃。它不仅提高了传统产业的自动化程度，提高了劳动生产率而且还推动了以资源消耗低环境污染少为特征的新型工业的诞生随着人类在机械工程、电气工程、微电子技术、计算机技术、控制论、传感技术、信息学、声学、仿生学、及人工智能等学科领域的飞速发展，机器人技术的应用也正在向农业、林业、畜牧、养殖、海洋开发、宇宙探索、国防建设、安全救济、生物医学、服务娱乐等新领域拓展开来，并已取得显著进展，机器人技术已成为高科技应用领域中的重要组成部分。 机器人主要有两大类：用于制造环境下的工业机器人和用于非制造环境下的服务机器人。工业机器人是一种对生产环境和生产条件具有较强的适应性和灵活性的柔性自动化装备，它主要用于现代制造业中代替人们从事繁重、重复单调、环境恶劣危险、人做不了或做不好的工作，从而减轻了人们的劳动强度，改善了劳动环境，并有效地
2020年工业机器人新星埃夫特专题研究：向通用领域加速渗透，核心零部件自供提升盈利能力
目录 1 公司战略眼光独到，外延发展下技术实力飞速提升 (4) 1.1 公司为国内一线工业机器人制造商 (4) 1.2 主要产品为系统集成和整机，汽车行业收入占比高 (7) 1.3 通过外延发展，迅速完成全产业链布局 (11) 2 2020年工业机器人行业回暖，自主品牌正在崛起 (14) 2.1 全球市场规模超千亿，国内行业平均增速更高 (14) 2.2 自主品牌的关键零部件核心竞争力持续提升 (16) 2.3 通用领域为国内企业带来快速发展的机遇 (18) 2.4 2020年工业机器人产量增速企稳回升 (19) 3 投资亮点：向通用领域加速渗透，核心零部件自供提升盈利能力 (20) 3.1 技术吸收能力强，外延内生相辅相成 (20) 3.2 技术扎实，客户资源充足，收入增长基础牢固 (21) 3.3 打造智能共享工厂，向通用工业领域加速渗透 (22) 3.4 核心零部件自供，提升盈利能力 (22) 3.5 公司5G、人工智能走在行业前列 (23) 4 盈利预测及估值 (24) 图表目录 图1：公司处于工业机器人行业第一梯队 (4) 图2：2018年中国工业机器人自主品牌市场份额 (4) 图3：2019年公司营业收入出现波动 (5) 图4：目前公司尚未实现盈利 (5) 图5：发行前埃夫特股东对公司的持股情况 (6) 图6：2019年公司营业收入构成（单位：亿元） (7) 图7：2019年公司毛利润构成（单位：万元） (7) 图8：公司机器人整机产品示意图 (7) 图9：2019年整机业务收入保持增长 (8) 图10：2019年整机业务毛利率显著改善 (8) 图11：整机业务以中小型负载机器人为主 (9) 图12：中小型和轻型桌面机器人毛利率提升较快 (9) 图13：公司系统集成生产线 (9) 图14：2019年系统集成产品收入出现下滑 (10) 图15：2019年系统集成产品毛利率持续提升 (10) 图16：2019年系统集成业务汽车行业收入占74% (11) 图17：通用工业行业系统集成毛利率波动较大 (11) 图18：公司控股子公司及参股公司情况 (11) 图19：公司通过外延深化应用场景布局 (12) 图20：公司外延并购完成全产业链布局 (13)
. ..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。点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。
教案首页 课程名称农业机器人任课教师李玉柱第2章机器人的基本结构原理计划学时 3 教学目的和要求： 1.弄清机器人的基本构成； 2.了解机器人的主要技术参数； 3.了解机器人的手部、腕部和臂部结构； 4.了解机器人的机身结构； 5.了解机器人的行走机构 重点： 1.掌握机器人的基本构成 2.弄清机器人都有哪些主要技术参数 3.机器人的手部、腕部和臂部结构 难点： 机器人的手部、腕部和臂部结构 思考题： 1.机器人由哪些部分组成？ 2.机器人的主要技术参数有哪些？ 3.机器人的行走机构共分几类，请想象未来的机器人能 否有其它类型的行走机构？
第2章概论 教学主要内容： 2.1机器人的基本构成 2.2机器人的主要技术参数 2.3人的手臂作用机能初步分析 2.4机器人的机械结构构成 2.5机器人的手部 2.6机器人的手臂 2.7机器人的机身 2.8机器人的行走机构 本章介绍了机器人的基本构成、主要技术参数，人手臂作用机能，在此基础上对机器人的手部、手腕、手部、。机身、行走机构等原理及相关的结构设计进行讨论，使学生对机器人的机构和原理有较为清楚的了解。 2.1机器人的基本构成 简单地说：机器人的原理就是模仿人的各种肢体动作、思维方式和控制决策能力。 不同类型的机器人其机械、电气和控制结构也不相同，通常情况下，一个机器人系统由三部分、六个子系统组成。这三部分是机械部分、传感部分、控制部分；六个子系统是驱动系统、机械系统、感知系统、人机交互系统、机器人-环境交互系统、控制系统等。如图2-1所示。
●是由关节连在一起的许多机械连杆的集合体， 关节通常分为转动关节和移动关节，移动关节允许连杆做直线移动，转动关节仅允许连杆之间发生旋转运动。 个主要部●常规的驱 接地与臂、腕或手上的机械连杆或关节连接在一起，也可以使用齿轮、带、链条等机械传动机构间接传动。 ●感知系统 ．．．．由一个或多个传感器组成，用来获取内部和外部环境中的有用信息，通过这些信息确定机械部件各部分的运行轨迹、速度、位置和外部环境状态，使机械部件的各部分按预定程序或者工作需要进行动作。传感器的使用提高了机器人的机动性、适应性和智能化水平。 ●控制系统 ．．．．其任务是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。若机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；若具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。根据控制原理，控制系统又可分为程序控制系统、
细解工业机器人的关键零部件 当前，工业机器人产业市场呈现爆炸式增长势头，而工业机器人产业的发展必将为其核心零配件应用提供众多机会。工业机器人除了本体以外，主要有三大核心零配件，控制器、伺服系统、减速器，它们占到工业机器人成本的70%左右。而随着人工智能浪潮的越演越烈，机器视觉系统也成了工业机器人不可或缺的一部分。 工业机器人的大脑：控制器 控制器是机器人的大脑，发布和传递动作指令。包括硬件和软件两部分：硬件就是工业控制板卡，软件部分主要是控制算法、二次开发等。目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配，国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。 现有的工业机器人控制器封闭构造，带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点，已不能适应智能化和柔性化要求。开发标准化、开放化控制器是工业机器人控制器的一个发展方向，存在巨大发展空间。到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右，未来五年复合增速约为27%。 工业机器人的眼睛：机器视觉系统 工业自动化的真正实现，需要高度智能化的工业机器人去替代人类的一部分工作，而显然，如果想让机器人去很好的替代人类工作的话，首先要做的就是让它们得能“看”到才行，这就要依赖机器视觉系统来完成。 机器视觉系统可以通过机器视觉产品即图像摄取装置，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，然后图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。到2021年，机器视觉全球市场价值预计将达285亿美元，
六轴关节机器人机械结构 上图为常见的六轴关节机器人的机械结构,六个伺服电机直接通过谐波减速器、同步带轮等驱动六个关节轴的旋转,注意观察一、二、三、四轴的结构，关节一至关节四的驱动电机为空心结构，关节机器人的驱动电机采用空心轴结构应该不常见，空心轴结构的电机一般较大。采用空心轴电机的优点是：机器人各种控制管线可以从电机中心直接穿过，无论关节轴怎么旋转，管线不会随着旋转，即使旋转，管线由于布置在旋转轴线上，所以具有最小的旋转半径。此种结构较好的解决了工业机器人的管线布局问题。对于工业机器人的机械结构设计来说，管线布局是难点之一，怎样合理的在狭小的机械臂空间中布置各种管线（六个电机的驱动线、编码器线、刹车线、气管、电磁阀控制线、传感器线等），使其不受关节轴旋转的影响，是一个值得深入考虑的问题。 机器人的腕部结构常见有如下几种结构:
在这三种手腕部的结构中,以第一种(RBR型)结构应用最为广泛,它适应于各种工作场合,后两种结构应用范围相对较窄,比如说3R型的手腕结构主要应用在喷涂行业等. 关节设计: 对于国外的工业机器人主要制造国家来说,六轴关节机器人的研发设计及制造已经有好几十年的历史了,整个工业机器人的研发制造体系较为完善,他们的技术相对来说比较成熟,他们在相互竞争中可以相互模仿、改善、不断推陈出新,他们的技术对于国内来说,近乎完美.而国内目前这个行业还处在黎明前的黑暗阶段,虽然有不少公司有这个研发意图,或者正在研发途中,不管怎么说,浮出水面公布自己正在研发或者研发成功的公司应该说是极少数,即使宣布自己研发成功,也只是初步试验成功,真正产业化、商品化还有一段相当漫长的路要走.而更多的公司还停留在项目立项、技术评估、投入风险分析的阶段.由于国内做这个行业的很少,相关的结构也没有什么可参考的,技术储备不足,少数的单位或个人有机会能够拆拆别人的机器,拆个一知半解,更多的人只能在旁边看看了(比如说我,想拆都没机会^_^),还好了,网络资源丰富,今搜集到不少机械结构方面的图片,分享给大家参考,希望咱们做机械设计的(我应该也算是个机械工程师啊^_^毕竟我也是做机械的)少走点弯路,做出更好的机器. 六轴关节机器人的腕部关节设计较为复杂,因为在腕部同时集成了三种运动.小型的六轴关节机器人的腕部关节主要采用谐波减速器.下面的图片较为详细的描述了常见的六轴关节机器人的腕部结构.
目录 CONTENTS 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利------------------------------------------ 1第二篇：中国工业机器人的销售量以40%左右的速度增长 ----------------------------------------- 3第三篇：“机器换人”政策逐步落地工业机器人市场爆发------------------------------------------ 4第四篇：2014年我国工业机器人销量猛增54%-------------------------------------------------------- 5第五篇：机器换人时代来袭工业机器人现状与前景分析--------------------------------------------- 6第六篇：机器人再获政策红利工业机器人产业前景可期--------------------------------------------- 8第七篇：机器人产业十三五规划将出服务/工业机器人同迎利好----------------------------------- 9第八篇：中国制造2025再获力挺工业机器人发展分析 -------------------------------------------- 10第九篇：工业机器人行业现状分析引领智能制造时代 ---------------------------------------------- 12第十篇：2015-2020年中国工业机器人行业年销售量预测数据 ----------------------------------- 13第十一篇：机器人将成富士康支柱业务工业机器人发展态势趋好 ------------------------------ 14第十二篇：大族激光募重金发力机器人工业机器人产业前景窥探 ------------------------------ 15第十三篇：“智”造中国工业机器人三大黄金市场分析------------------------------------------- 17第十四篇：昆山富士康两年裁员5万人工业机器人产业兴起在即 ------------------------------ 18第十五篇：东莞无人工厂探秘：工业机器人前景分析 ---------------------------------------------- 19第十六篇：工业机器人市场空间大传感器发展现状分析------------------------------------------- 20第十七篇：2015年我国工业机器人产业将破万亿 --------------------------------------------------- 21第十八篇：工业4.0概念凶猛引中兴入局工业机器人发展分析 ---------------------------------- 22 本文所有数据出自于《2015-2020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》 第一篇：智能制造顶层设计正在制定工业机器人产业获利 近日，工信部部长苗圩对媒体透露，工信部正在加强智能制造顶层设计，研究制定智能制造发展战略，编制智能制造专项规划;推动传统装备智能化改造和升级，分行业制定传统装备智能化改造路线图，组织开展重点行业智能车间、智能工厂试点，培育一批样板企业并组织推广行业应用示范。 早前，国务院印发了《中国制造2025》通过“三步走”实现我国我国制造强国的战略目标，智能制造成为工业制造转型的重中之重。如今，智能制造战略再获工信部关注，在智能化的大势下，智能装备下游应用领域加快拓展，工业机器人发展可期。
工业机器人定义： 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，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。 工业机器人的应用领域： 应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备，可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，广泛使用在点焊、弧焊、装配、材料加工、物流搬运、码垛、拾取及包装、机床上下料、喷涂及喷装等工艺流程著名工业机器人厂家： 发那科（FANUC）——日本FANUC（发那科）是日本一家专门研究数控系统的公司，成立于1956年，是世界上最大的专业数控系统生产厂家，目前占据全球70%的数控系统市场份额。该公司的机器人产品系列多达240种，负重从0.5公斤到1.35吨，广泛应用于装配、搬运、焊接、铸造、喷涂、码垛等不同生产环节。 库卡（KUKARoboterGmbh）——德国库卡（KUKA）是世界工业机器人和自动控制系统领域的顶尖制造商，产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。KUKA在全球拥有20多个子公司，其中大部分是销售和服务中心。共产品最通用的应用范围包括工厂焊接、操作、码垛、包装、加工或其他自动化作业。 ABBRobotics机器人——瑞典ABB集团总部位于瑞士苏黎世，由两个历史均达100多年的国际性企业瑞典的阿西亚（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞（BBCBrownBoveri）在1988年合并而成。ABB是电力和自动化技术领域的领导者，其机器人产品和解决方案广泛应用于汽车制造、食品饮料、计算机和消费电子等众多行业的焊接、装配、搬运、喷涂、精加工、包装和码垛等不同作业环节。 安川电机（YaskawaElectricCo.）——日本安川电机自1977年研制出第一台全电动工业机器人以来，已有28年的机器人研发生产历史，旗下拥有Motoman美国、瑞典、德国以及SyneticsSolutions美国公司等子公司。该公司至今共生产13万多台机器人，最近2年生产的机器人达3万多台，超过其他的机器人制造公司。其核心工业机器人产品包括：点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD玻璃板传输机器人和半导体晶片传输机器人等。
工业机器人的五大机械结构和三大零部件解析 根据国际机器人联合会（International Federation of Robotics；简称IFR）定义，机器人分为工业机器人（Industrial Robots）及服务型机器人（Service Robots）。其中，目前工业机器人又佔全球机器人80％的市佔率，远高于服务型机器人。 若以机械结构来看，工业机器人可区分为单轴机器人、座标机器人、水平多关节机器人（SCARA）、垂直多关节机器人以及并联式机器人（DELTA）等，以下依序就这五种类型来说明。 一、工业机器人之五大机械结构 1. 单轴机器人 单轴机器人一般分为两种传动方式，一为滚珠螺杆传动，二为同步齿形带（简称：同步带）传动，两种皆是以直线导轨做为导向，并配合伺服电机或步进电机，来实现不同应用领域的定位、移载、搬运等等。透过不同的组合样式，还可以实现两轴、三轴、龙门式的组合。单轴机器人的应用领域涵盖半导体、家电、医疗、汽车、包装、点胶机、焊接、切割、检测等自动化应用领域，而台湾的上银科技在单轴机器人的市场名列全球前三。 2. 直角座标机器人 直角座标机器人是基于X、Y、Z直角座标，在各座标的长度范围内进行工作或运动，适用于搬运、取放等作业，可应用的领域包括射出成型机取出用手臂、移动并定位、堆迭、锁螺丝、切割、装夹、压入、插取、装配、自动药房等。 台湾机器人相关业者数量约有80家，现有40家以上的业者可从事座标机器人相关设备的设计开发，所使用的关键零组件国产化程度较高。在射出成型机取出用机械手臂中，天行自动化（Alfa）与台湾精锐（Apex）为该领域之领先业者，并在中国大陆具有一定的市场佔有率。 3. 水平多关节（SCARA）机器人
工业机器人RV减速机的机械原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 当我们在无限憧憬工业机器人时代的时候，你可曾知道，工业机器人最关键的机械结构之一RV减速机，到今天，中国仍然不具备设计和制造能力。“十二五”时期，国家“863”计划将其列入重点攻克的技术瓶颈。国内顶尖大学和科研机构几年攻关也只有论文，没有实物。工业机器人所有核心零部件中，减速机最为关键。 工业机器人成本结构大致如下：本体22%、伺服系统25%、减速器38%、控制系统10%以及其他5%。简单拆分国内6轴工业机器人成本(总成本25万元)，可以看出减速器和伺服电机两项成本接近13万元，主要以进口为主。 一、RV减速机的机械原理 德国人劳伦兹·勃朗于1926年创造性地提出了一种少齿差行星传动机构，它是用外摆线作为齿廓曲线的，这就是最早期的针摆行星传动，由于两个啮合齿轮其中之一采用了针轮的形式，这种传动也被称做摆线针轮行星齿轮传动。 RV传动一种全新的传动方式，它是在传统针摆行星传动的基础上发展出来的，不仅克服了一般针摆传动的缺点，而且因为具有体积小、重量轻、传动比范围大、寿命长、精度保持稳定、效率高、传动平稳等一系列优点。 第1减速部…正齿轮减速机构 输入轴的旋转从输入齿轮传递到直齿轮，按齿数比进行减速。这是第一减速部。 第2减速部…差动齿轮减速机构
直齿轮与曲柄轴相连接，变为第二减速部的输入。在曲柄轴的偏心部分，通过滚动轴承安装RV齿轮。另外，在外壳内侧仅比RV齿轮数多一个的针齿，以同等的齿距排列。 如果固定外壳转动直齿轮，则RV齿轮由于曲柄轴的偏心运动也进行偏心运动。此时如果曲柄轴转动一周，则RV齿轮就会沿与曲柄轴相反的方向转动一个齿。这个转动被输出到第2减速部的轴。将轴固定时，外壳侧成为输出侧。 二、RV减速机对工业机器人的重要性 工业机器人第一关节到第四关节全部使用RV减速机，轻载工业机器人第五关节和第六关节有可能使用谐波减速机。重载工业机器人所有关节都需要使用RV减速机。平均而言，每台工业机器人使用4.5台RV减速器。2013年世界工业机器人销量18万台，需使用减速机90万台。工业机器人的动力源一般为交流伺服电机，因为由脉冲信号驱动，其伺服电机本身就可以实现调速，为什么工业机器人还需要减速器呢？工业机器人通常执行重复的动作，以完成相同的工序；为保证工业机器人在生产中能够可靠地完成工序任务，并确保工艺质量，对工业机器人的定位精度和重复定位精度要求很高。因此，提高和确保工业机器人的精度就需要采用RV减速器或谐波减速器。精密减速器在工业机器人中的另一作用是传递更大的扭矩。当负载较大时，一味提高伺服电机的功率是很不划算的，可以在适宜的速度范围内通过减速器来提高输出扭矩。此外，伺服电机在低频运转下容易发热和出现低频振动，对于长时间和周期性工作的工业机器人这都不利于确保其精确、可靠地运行。 精密减速器的存在使伺服电机在一个合适的速度下运转，并精确地将转速降到工业机器人各部位需要的速度，提高机械体刚性的同时输出更大的力矩。与通用减速器相比，工业机器人关节减速器要求具有传动链短、体积小、功率大、质量轻和易于控制等特点。 大量应用在关节型工业机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速器。相比于谐波减速器，RV减速器具有更高的刚度和回转精度。因此在关节型工业机器人中，一般将RV减速器放置在机座、大臂、肩部等重负载的位置；而将谐波减速器放置在小臂、腕部或手
1绪论 1.1工业机器人概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力。从某种意义上说它也是机器进化过程的产物，它是工业以及非工业领域的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。机械手是模仿人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。工业机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率；可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全
生产，尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，由它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，工业机械手在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的应用。工业机械手的结构形式开始比较简单专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的应用。 1.2工业机器人的组成和分类 1.2.1工业机器人的组成 机械手主要由执行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图1.1所示。 图1.1机器人组成系统
一文看懂发展工业机器人的重要性及技术难题的突破 根据机器人的应用环境及我国机器人的自身市场现状，中国电子学会将机器人分成工业机器人、服务机器人、特种机器人三类。其中，工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人，在工业生产加工过程中通过自动控制来代替人类执行某些单调、频繁和重复的长时间作业。 工业机器人被认为是智能制造的重要基石，但国产机器人和芯片产业其实存在相似制约，即对外依存度高、缺乏核心技术，阻碍我国智能制造的发展。在近日召开的第五届中国机器人峰会上，工业机器人如何突围成为大家探讨的重点。 据前瞻产业研究院《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，2016年我国机器人销量8.7万台，同比增长26.9%，快于全球增速15.9%，占全球销量的30%。2017年我国工业机器人年销量11.1万台，同比增长27.59%，增速连续三年扩大。机器人面临核心技术难题 我国机器人市场增长迅猛，到2020年预计销量将达到20万台。去年1月26日发布的《中国制造2025》重点领域技术创新路线图（2017年版）提出到2020年，自主品牌工业机器人市场占有率达到50%以上，关键零部件国产化率达到50%以上。 国家制造强国建设战略咨询委员会委员屈贤明说，现在问题的关键就是要吸取芯片发展滞后受制于人的教训，力争到2020年基本解决机器人关键零部件依靠国外的这么一个瓶颈。工业机器人产业的确面临井喷的趋势，但这种井喷必须依靠自主零部件和集成技术的提升才能解决目前供给不平衡不充分的困境。关键零部件这几年虽有突破，但电机、主轴等高端部件仍大量依靠进口。 香港科技大学教授李泽湘认为，机器人核心零部件一直是困扰国产机器人发展的一个瓶颈问题，如何突破这个瓶颈，使国家机器人特别是工业机器人产业得到快速稳定发展，是所有机器人领域从业者的一个梦想，也是一个长时间的追求。 机器人为何那么重要
工业机器人的基本组成 结构 TTA standardization office【TTA 5AB- TTAK 08- TTA 2C】
工业机器人的基本组成结构 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或者多自由度机器人，它的出现是为了解放人工劳动力、提高企业生产效率。工业机器人的基本组成结构则是实现机器人功能的基础，下面一起来看一下工业机器人的结构组成。工业机器人，现代工业机器人大部分都是由三大部分和六大系统组成。 1.机械部分 机械部分是机器人的血肉组成部分，也就是我们常说的机器人本体部分。这部分主要可以分为两个系统： （1）驱动系统 要使机器人运行起来，需要各个关节安装传感装置和传动专治，这就是驱动系统。它的作用是提供机器人各部分、各关节动作的原动力。驱动系统传动部分可以是液压传动系统、电动传动系统、气动传动系统，或者是几种系统结合起来的综合传动系统。 （2）机械结构系统 工业机器人机械结构主要由四大部分构成：机身、臂部、腕部和手部，每一个部分具有若干的自由度，构成一个多自由的机械系统。末端操作器是直接安装在手腕上的一个重要部件，它可以是多手指的手爪，也可以是喷漆枪或者焊具等作业工具。 2.感受部分 感受部分就好比人类的五官，为机器人工作提供感觉，帮助机器人工作过程更加精确。这部分主要可以分为两个系统： （1）感受系统 感受系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，用于获取内部和外部环境状态中有意义的信息。智能传感器可以提高机器人的机动性、适应性和智能化的水准。对于一些特殊的信息，传感器的灵敏度甚至可以超越人类的感觉系统。 （2）机器人-环境交互系统 机器人-环境交互系统是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。工业机器人与外部设备集成为一个功能单元，如加工制造单元、焊接单元、装配单元等。也可以是多台机器人、多台机床设备或者多个零件存储装置集成为一个能执行复杂任务的功能单元。 3.控制部分 控制部分相当于机器人的大脑部分，可以直接或者通过人工对机器人的动作进行控制，控制部分也可以分为两个系统： （1）人机交互系统 人机交互系统是使操作人员参与机器人控制并与机器人进行联系的装置，例如，计算机的标准终端、指令控制台、信息显示板、危险信号警报器、示教盒等。简单来说该系统可以分为两大部分：指令给定系统和信息显示装置。 （2）控制系统 控制系统主要是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的执行机构去完成规定的运动和功能。根据控制原理，控制系统可以分为程序控制