工業(yè)機(jī)器人

       它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

由來(lái)

　　1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬(wàn)能機(jī)器人》中最早使用機(jī)器人一詞，劇中機(jī)器人“Robot”這個(gè)詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個(gè)具有人的外表，特征和功能的機(jī)器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想。

　　20世紀(jì)40年代中后期，機(jī)器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始研究能搬運(yùn)核原料的遙控操縱機(jī)械手，如圖0.2所示，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機(jī)械手之間有防護(hù)墻隔開(kāi)，操作者可通過(guò)觀察窗或閉路電視對(duì)從機(jī)械手操作機(jī)進(jìn)行有效的監(jiān)視，主從機(jī)械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機(jī)器人的產(chǎn)生為近代機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造作了鋪墊。

　　1954年美國(guó)戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù)控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人。現(xiàn)有的機(jī)器人差不多都采用這種控制方式。1959年UNIMATION公司的第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人在美國(guó)誕生，開(kāi)創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。

　　UNIMATION的VAL（veryadvantagelanguage)語(yǔ)言也成為機(jī)器人領(lǐng)域最早的編程語(yǔ)言在各大學(xué)及科研機(jī)構(gòu)中傳播，也是各個(gè)機(jī)器人品牌的最基本范本。其機(jī)械結(jié)構(gòu)也成為行業(yè)的模板。其后，UNIMATION公司被瑞士STAUBLI收購(gòu)，并利用STAUBLI的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步得以改良發(fā)展。日本第一臺(tái)機(jī)器人由KAWASAKI從UNIMATION進(jìn)口，并由kawasaki模仿改進(jìn)在國(guó)內(nèi)推廣。

特點(diǎn)

　　戴沃爾提出的工業(yè)機(jī)器人有以下特點(diǎn)：將數(shù)控機(jī)床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機(jī)械手動(dòng)作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開(kāi)人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人還可以接受示教而完成各種簡(jiǎn)單的重復(fù)動(dòng)作，示教過(guò)程中，機(jī)械手可依次通過(guò)工作任務(wù)的各個(gè)位置，這些位置序列全部記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機(jī)器人的主要技術(shù)功能被稱為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。

　　1962年美國(guó)推出的一些工業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來(lái)，出現(xiàn)了具有視覺(jué)傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。

　　當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。當(dāng)前，對(duì)全球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國(guó)家是美國(guó)和日本。美國(guó)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。

構(gòu)造分類

　　工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，其中腕部通常有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。

　　工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。

　　工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。

　　工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過(guò)RS232串口或者以太網(wǎng)等 通信 方式傳送到機(jī)器人控制柜。

　　示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器(示教操縱盒)，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一遍。在示教過(guò)程的同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自動(dòng)工作時(shí)，控制系統(tǒng)從程序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng)作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。

　　具有觸覺(jué)、力覺(jué)或簡(jiǎn)單的視覺(jué)的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。

應(yīng)用

　　工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)，或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡(jiǎn)單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門(mén)中，完成對(duì)人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。

　　20世紀(jì)50年代末，美國(guó)在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人；60年代初，美國(guó)研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國(guó)通用汽車(chē)公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車(chē)車(chē)身的自動(dòng)生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。

　　由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。

關(guān)鍵技術(shù)

本體設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

　?。?）傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　擬定總體方案，確定機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式，并據(jù)此進(jìn)行初步的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，三維建模。要求設(shè)計(jì)者對(duì)機(jī)器人常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)形式，常見(jiàn)的傳動(dòng)原理和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，減速器的類型和特點(diǎn)非常的熟悉和了解，要有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力和經(jīng)驗(yàn)。

　?。?）減速器選型

　　要對(duì)減速器的結(jié)構(gòu)類型，性能參數(shù)的含義有深刻理解，會(huì)對(duì)減速器進(jìn)行選型和計(jì)算校核。要會(huì)對(duì)減速器進(jìn)行檢測(cè)、測(cè)試，檢測(cè)的內(nèi)容主要包括噪音、抖動(dòng)、輸出扭矩、扭轉(zhuǎn)剛度、背隙、重復(fù)定位精度和定位精度等。減速器的振動(dòng)會(huì)引起機(jī)器人末端的抖動(dòng)，降低機(jī)器人的軌跡精度。減速器振動(dòng)有多種原因，其中共振是共性的問(wèn)題，機(jī)器人企業(yè)必須掌握抑制或者避免出現(xiàn)共振的方法。 

　?。?）電機(jī)選型

　　必須要對(duì)電機(jī)的工作特性非常了解，并會(huì)對(duì)電機(jī)扭矩、功率、慣量進(jìn)行計(jì)算和校核。

　　（4）仿真分析

　　進(jìn)行靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的仿真分析，對(duì)電機(jī)、減速器的選型校核，對(duì)本體零部件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，降低本體重量，提高機(jī)器人工作效率，降低成本。對(duì)三維模型進(jìn)行模態(tài)分析，計(jì)算出固有頻率，有助于進(jìn)行共振抑制。 

　　（5）可靠性設(shè)計(jì)

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用最簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)原則；本體鑄鐵件采用綜合性能較好的球墨鑄鐵材料，鑄鋁件采用流動(dòng)性好的鑄造材料，采用金屬模鑄造；裝配要有詳細(xì)的裝配工藝指導(dǎo)書(shū)，裝配過(guò)程中有部件和單軸的測(cè)試；裝配完后要有整機(jī)性能測(cè)試和耐久拷機(jī)測(cè)試；提高整機(jī)的防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)，提高電柜的抗干擾能力，以適用不同工作環(huán)境的使用。 

電機(jī)伺服關(guān)鍵技術(shù)

　　（1）電機(jī)

　?、佥p量化

　　對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，電機(jī)的尺寸和重量非常敏感，通過(guò)高磁性材料優(yōu)化、一體化優(yōu)化設(shè)計(jì)、加工裝配工藝優(yōu)化等技術(shù)的研究，提高伺服電機(jī)的效率，減小電機(jī)空間尺寸和降低電機(jī)重量，是機(jī)器人電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　?、诟咚?/p>

　　在減速比不能較大調(diào)整的情況，電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速則直接影響著機(jī)器人的末端速度和工作節(jié)拍；而且速比太低會(huì)影響電機(jī)的慣量匹配，因此提高電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速也是機(jī)器人電機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　?、壑彬?qū)、中空

　　隨著協(xié)作機(jī)器人的不斷成熟和推廣，機(jī)器人結(jié)構(gòu)的輕量化、緊湊化要求提高，發(fā)展高力矩直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)、盤(pán)式中空電機(jī)等機(jī)器人專用電機(jī)也是未來(lái)的趨勢(shì)。 

　?。?）伺服

　　①快速響應(yīng)，精確定位

　　伺服的響應(yīng)時(shí)間直接影響到機(jī)器人的快速起停效果，影響機(jī)器人的工作效率和節(jié)拍。

　　②無(wú)傳感器方式實(shí)現(xiàn)彈性碰撞

　　安全性是衡量機(jī)器人性能的一個(gè)重要指標(biāo)。加入力或力矩傳感器會(huì)使結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高，基于編碼器、電機(jī)電流耦合關(guān)系的無(wú)傳感彈性碰撞技術(shù)，可以在不改變本體結(jié)構(gòu)，不增加本體成本的條件下，在一定程度上提高機(jī)器人的安全性。 

　?、垓?qū)動(dòng)多合一、驅(qū)控一體。

　　驅(qū)動(dòng)多合一，多核CPU多軸驅(qū)控一體化集成技術(shù)，提高系統(tǒng)性能，降低驅(qū)動(dòng)體積與成本。 

　?、茉诰€自適應(yīng)抖振抑制

　　工業(yè)機(jī)器人懸臂結(jié)構(gòu)極易在多軸聯(lián)動(dòng)、重載及快速起停時(shí)引起抖動(dòng)。機(jī)器人本體剛度要與電機(jī)伺服剛度參數(shù)相匹配，剛度過(guò)高，會(huì)造成振動(dòng)，剛度過(guò)低會(huì)造成起停反應(yīng)緩慢。機(jī)器人在不同的位置和姿態(tài)，以及在不同的工裝負(fù)載下剛度都不一樣，很難通過(guò)提前設(shè)置伺服剛度值能滿足所有工況的需求。在線自適應(yīng)抖振抑制技術(shù)，提出免參數(shù)調(diào)試的智能控制策略，同時(shí)兼顧剛度匹配、抖振抑制的需求，可以抑制機(jī)器人末端抖動(dòng)，提高末端定位精度。

控制關(guān)鍵技術(shù)

　?。?）運(yùn)動(dòng)解算及軌跡規(guī)劃

　　運(yùn)動(dòng)求解，最佳路徑規(guī)劃，提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度和工作效率。

　?。?）動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償

　　一般工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)串聯(lián)懸臂式結(jié)構(gòu)，剛性弱，運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，容易發(fā)生變形和抖動(dòng)，是一個(gè)需要運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的課題。為了改善機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能和提高運(yùn)動(dòng)精度，機(jī)器人控制系統(tǒng)必須建立動(dòng)力學(xué)模型，進(jìn)行動(dòng)力學(xué)補(bǔ)償。補(bǔ)償?shù)膬?nèi)容主要包括重力補(bǔ)償、慣量補(bǔ)償、摩擦補(bǔ)償、耦合補(bǔ)償?shù)取?/p>

　　（3）標(biāo)定補(bǔ)償

　　機(jī)器人機(jī)械本體由于加工誤差和裝配誤差的原因，難以避免會(huì)和理論數(shù)學(xué)模型存在偏差，會(huì)降低機(jī)器人TCP精度和軌跡精度，如在焊接和離線編程使用時(shí)會(huì)受到嚴(yán)重影響。通過(guò)檢測(cè)和算法標(biāo)定補(bǔ)償機(jī)器人的模型參數(shù)，可以較好地解決此問(wèn)題。  

　?。?）工藝包完善

　　控制系統(tǒng)要與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合，系統(tǒng)除不斷升級(jí)，功能更加強(qiáng)大外，還要根據(jù)行業(yè)應(yīng)用的需求不斷開(kāi)發(fā)和完善工藝包，有利于積累行業(yè)工藝經(jīng)驗(yàn)，對(duì)客戶來(lái)說(shuō)使用更方便，操作更簡(jiǎn)單，效率更高。

國(guó)內(nèi)發(fā)展

　　中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人

　　我國(guó)工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個(gè)階段：70年代的萌芽期，80年代的開(kāi)發(fā)期和90年代的適用化期。

　　70年代是世界科技發(fā)展的一個(gè)里程碑：人類登上了月球，實(shí)現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國(guó)也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補(bǔ)充了日益短缺的勞動(dòng)力。在這種背景下，我國(guó)于1972年開(kāi)始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。

　　進(jìn)入80年代后，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，隨著改革開(kāi)放的不斷深入，我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的開(kāi)發(fā)與研究得到了政府的重視與支持?！捌呶濉逼陂g，國(guó)家投入資金，對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開(kāi)發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）開(kāi)始實(shí)施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過(guò)幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。

　　從90年代初期起，我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。

　　雖然中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國(guó)際同行相比，差距依舊明顯。從市場(chǎng)占有率來(lái)說(shuō)，更無(wú)法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，當(dāng)前我們尚未掌握，這是影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。

發(fā)展歷史

       20世紀(jì)50年代末，工業(yè)機(jī)器人最早開(kāi)始投入使用。約瑟夫·恩格爾貝格（Joseph F.Englberger）利用伺服系統(tǒng)的相關(guān)靈感，與喬治·德沃爾（GeorgeDevol）共同開(kāi)發(fā)了一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人——“尤尼梅特”（Unimate），率先于1961年在通用汽車(chē)的生產(chǎn)車(chē)間里開(kāi)始使用。最初的工業(yè)機(jī)器人構(gòu)造相對(duì)比較簡(jiǎn)單，所完成的功能也是撿拾汽車(chē)零件并放置到傳送帶上，對(duì)其他的作業(yè)環(huán)境并沒(méi)有交互的能力，就是按照預(yù)定的基本程序精確地完成同一重復(fù)動(dòng)作?！坝饶崦诽亍钡膽?yīng)用雖然是簡(jiǎn)單的重復(fù)操作，但展示了工業(yè)機(jī)械化的美好前景，也為工業(yè)機(jī)器人的蓬勃發(fā)展拉開(kāi)了序幕。自此，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，很多繁重、重復(fù)或者毫無(wú)意義的流程性作業(yè)可以由工業(yè)機(jī)器人來(lái)代替人類完成。

       20世紀(jì)60年代，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展迎來(lái)黎明期，機(jī)器人的簡(jiǎn)單功能得到了進(jìn)一步的發(fā)展。機(jī)器人傳感器的應(yīng)用提高了機(jī)器人的可操作性，包括恩斯特采用的觸覺(jué)傳感器；托莫維奇和博尼在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器；麥卡錫對(duì)機(jī)器人進(jìn)行改進(jìn)，加入視覺(jué)傳感系統(tǒng)，并幫助麻省理工學(xué)院推出了世界上第一個(gè)帶有視覺(jué)傳感器并能識(shí)別和定位積木的機(jī)器人系統(tǒng)。此外，利用聲吶系統(tǒng)、光電管等技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人可以通過(guò)環(huán)境識(shí)別來(lái)校正自己的準(zhǔn)確位置。

       自20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始，美國(guó)麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)興起研究第二代帶傳感器的、“有感覺(jué)”的機(jī)器人，并向人工智能進(jìn)發(fā)。

       20世紀(jì)70年代，隨著計(jì)算機(jī)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人進(jìn)入了實(shí)用化時(shí)代。像日立公司推出的具有觸覺(jué)、壓力傳感器，7軸交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人；美國(guó)Milacron公司推出的世界第一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人，由電液伺服驅(qū)動(dòng)，可跟蹤移動(dòng)物體，用于裝配和多功能作業(yè)；適用于裝配作業(yè)的機(jī)器人還有像日本山梨大學(xué)發(fā)明的SCARA平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人等。

       20世紀(jì)70年代末，由美國(guó)Unimation公司推出的PUMA系列機(jī)器人，為多關(guān)節(jié)、多CPU二級(jí)計(jì)算機(jī)控制，全電動(dòng)，有專用VAL語(yǔ)言和視覺(jué)、力覺(jué)傳感器，這標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。

       20世紀(jì)80年代，機(jī)器人進(jìn)入了普及期，隨著制造業(yè)的發(fā)展，使工業(yè)機(jī)器人在發(fā)達(dá)國(guó)家走向普及，并向高速、高精度、輕量化、成套系列化和智能化發(fā)展，以滿足多品種、少批量的需要。

       到了20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，第二代具有一定感覺(jué)功能的機(jī)器人已經(jīng)實(shí)用化并開(kāi)始推廣，具有視覺(jué)、觸覺(jué)、高靈巧手指、能行走的第三代智能機(jī)器人相繼出現(xiàn)并開(kāi)始走向應(yīng)用。

       2020年，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營(yíng)業(yè)收入首次突破1000億元?！?span id="ye8euos" class="hrefStyle">十三五”期間，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量從7.2萬(wàn)套增長(zhǎng)到21.2萬(wàn)套，年均增長(zhǎng)31%。從技術(shù)和產(chǎn)品上看，精密減速器、高性能伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、智能控制器、智能一體化關(guān)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)和部件加快突破、創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，整機(jī)性能大幅提升、功能愈加豐富，產(chǎn)品質(zhì)量日益優(yōu)化。行業(yè)應(yīng)用也在深入拓展。例如，工業(yè)機(jī)器人已在汽車(chē)、電子、冶金、輕工、石化、醫(yī)藥等52個(gè)行業(yè)大類、143個(gè)行業(yè)中類廣泛應(yīng)用。

       2022年，嘉騰機(jī)器人推出國(guó)內(nèi)首臺(tái)差速20噸AGV驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元采用差速重載動(dòng)力模組以及控制策略，增強(qiáng)了產(chǎn)品實(shí)用性和耐用性。據(jù)悉，重載AGV可用于航天、高壓容器、大型基建工程、模塊化建筑工程等行業(yè)。

安裝

       在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人的安裝至為重要，若是安裝出現(xiàn)問(wèn)題，不僅會(huì)影響機(jī)器人設(shè)備的使用性能，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人使用壽命降低，并會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)安全造成影響，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成損傷，因此做好工業(yè)機(jī)器人的安裝工作十分重要，結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者認(rèn)為在工業(yè)機(jī)器人安裝過(guò)程中，必須要做好以下三個(gè)方面的工作。 

       1、了解程序

       在實(shí)際安裝前，相關(guān)人員要對(duì)工業(yè)機(jī)器人的工作程序有詳細(xì)的了解，明確工業(yè)機(jī)器人設(shè)備零部件之間有哪些關(guān)系，哪些設(shè)備之間的尺寸位置要做到絲毫不差，而哪些可以適當(dāng)放寬標(biāo)準(zhǔn)。此外還需對(duì)安裝圖紙進(jìn)行細(xì)化分析，要掌握工業(yè)機(jī)器人的工作原理和功能結(jié)構(gòu)，并在安裝前尋找適當(dāng)?shù)墓ぞ吆驮O(shè)備，這樣才能更好地為安裝效果提供保障。

       2、制定方案

       要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)每臺(tái)工業(yè)機(jī)器人安裝制定詳細(xì)的方案，同時(shí)還應(yīng)該制定相關(guān)的應(yīng)急方案，確保面面俱到，放矢有度。此外在實(shí)際安裝前，還應(yīng)該制定相關(guān)的作業(yè)指導(dǎo)書(shū)，要在作業(yè)指導(dǎo)書(shū)中明確具體的操作規(guī)程、操作要點(diǎn)、需要人員和自檢要求等，從而為工業(yè)機(jī)器人設(shè)備安全提供統(tǒng)一依據(jù)。同時(shí)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)一式多份，如生產(chǎn)公司、監(jiān)理部門(mén)、安裝調(diào)試部門(mén)、現(xiàn)場(chǎng)安裝部門(mén)等，都應(yīng)該各自保留一份，這樣若是今后出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題，才能有責(zé)可追，避免相互扯皮的問(wèn)題發(fā)生。

       3、認(rèn)知執(zhí)行

       主要是指每安裝完一條工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，都需要進(jìn)行詳細(xì)的復(fù)查，如在安裝完工業(yè)機(jī)器人的連接設(shè)備時(shí)，就需要對(duì)已經(jīng)安裝好的零部件進(jìn)行關(guān)鍵尺寸的詳細(xì)復(fù)查，這樣可以避免因尺寸變化而造成整體返工的問(wèn)題出現(xiàn)。而在所有的工業(yè)機(jī)器人設(shè)備全部安裝結(jié)束后，還應(yīng)該進(jìn)行一次全面的自檢，要盡量在后期調(diào)試之前，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并針對(duì)性地做出解決，從而達(dá)到安裝驗(yàn)收一次性合格的高標(biāo)準(zhǔn)，從而為工業(yè)機(jī)器人設(shè)備安裝進(jìn)度提供保障，確保工業(yè)機(jī)器人設(shè)備安裝可以在規(guī)定的工期內(nèi)完成。

四大家族

       工業(yè)機(jī)器人四大家族通常指的是在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域具有全球影響力和市場(chǎng)份額的四大企業(yè)，它們分別是：

ABB

       簡(jiǎn)介：ABB是一家總部位于瑞士蘇黎世的跨國(guó)企業(yè)，由瑞典的阿西亞（ASEA）和瑞士的布朗博法瑞（BBC Brown Boveri）在1988年合并而成。ABB是全球領(lǐng)先的工業(yè)自動(dòng)化和電力技術(shù)公司，其業(yè)務(wù)范圍廣泛，涵蓋電力產(chǎn)品、離散自動(dòng)化、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程自動(dòng)化以及低壓產(chǎn)品等多個(gè)領(lǐng)域。

       工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)：ABB的工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)起源于1974年，以其高精度、高速度和高可靠性而聞名。ABB的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品線廣泛，包括從小型機(jī)器人到大型機(jī)器人的全系列產(chǎn)品，能夠滿足不同行業(yè)的需求。ABB的工業(yè)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、電子制造、金屬加工等領(lǐng)域，以其卓越的靈活性和精確性執(zhí)行各種復(fù)雜的任務(wù)。

庫(kù)卡（KUKA）

       簡(jiǎn)介：庫(kù)卡是一家總部位于德國(guó)奧格斯堡的工業(yè)機(jī)器人制造商，成立于1898年。最初，庫(kù)卡主要專注于室內(nèi)和城市照明設(shè)備的制造，但隨后逐漸將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。

       工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)：庫(kù)卡以其高精度、高剛性和高可靠性而聞名，其機(jī)器人產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、物流、航空航天等領(lǐng)域。庫(kù)卡的工業(yè)機(jī)器人不僅性能卓越，而且二次開(kāi)發(fā)的操作難度較低，使得工程師能夠輕松上手操作。此外，庫(kù)卡的機(jī)器人還涉足醫(yī)院的腦外科及放射造影等領(lǐng)域。

發(fā)那科（FANUC）

       簡(jiǎn)介：發(fā)那科是一家總部位于日本大阪的工業(yè)機(jī)器人制造商，成立于1956年。發(fā)那科最初專注于數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，并隨著工業(yè)機(jī)器人的興起，迅速將數(shù)控技術(shù)應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。

       工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)：發(fā)那科的工業(yè)機(jī)器人以其高速度、高精度和靈活性而著稱，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、電子制造、食品加工等多個(gè)行業(yè)。發(fā)那科一直致力于技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品性能的提升，使其工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品在全球市場(chǎng)上具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

安川電機(jī)（YASKAWA）

       簡(jiǎn)介：安川電機(jī)是一家總部位于日本京都的電機(jī)和自動(dòng)化設(shè)備制造商，成立于1915年。安川電機(jī)最初主要生產(chǎn)電動(dòng)馬達(dá)，隨后逐漸將業(yè)務(wù)擴(kuò)展到工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域。

       工業(yè)機(jī)器人業(yè)務(wù)：安川電機(jī)的工業(yè)機(jī)器人以其高精度、高速度和高可靠性而著稱，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造、電子制造、半導(dǎo)體等多個(gè)領(lǐng)域。安川電機(jī)在伺服系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制器等關(guān)鍵零部件的研發(fā)和生產(chǎn)方面處于行業(yè)領(lǐng)先地位，這使得其工業(yè)機(jī)器人在性能上具有顯著優(yōu)勢(shì)。

       這四大工業(yè)機(jī)器人家族在全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)上占據(jù)著舉足輕重的地位，不僅推動(dòng)了全球自動(dòng)化、機(jī)械化產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也為人類社會(huì)的進(jìn)步和繁榮做出了重要貢獻(xiàn)。隨著科技的不斷進(jìn)步和應(yīng)用場(chǎng)景的不斷拓展，這四大工業(yè)機(jī)器人家族有望繼續(xù)引領(lǐng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為人類社會(huì)的未來(lái)帶來(lái)更多可能性。

專業(yè)

       工業(yè)機(jī)器人專業(yè)，通常也被稱為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)，是一個(gè)集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科高新技術(shù)于一體的綜合性專業(yè)。隨著智能制造和工業(yè)4.0的深入推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)正處于快速發(fā)展的階段，因此該專業(yè)的就業(yè)前景十分廣闊。

專業(yè)特點(diǎn)

       多學(xué)科融合：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)涉及多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，包括機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等，要求學(xué)生具備跨學(xué)科的綜合能力。

       實(shí)踐性強(qiáng)：該專業(yè)注重實(shí)踐操作，學(xué)生將學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的操作、編程、調(diào)試與維修等技能，以及工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)、安裝與維護(hù)。

       技術(shù)附加值高：工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本、改善勞動(dòng)環(huán)境等方面具有重要意義。

主要課程

       工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的核心課程包括但不限于：

       專業(yè)基礎(chǔ)課程：電工與電子技術(shù)、工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖、機(jī)械基礎(chǔ)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)、高級(jí)語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、液壓與氣壓傳動(dòng)、電氣控制與CAD技術(shù)、智能制造基礎(chǔ)等。

       專業(yè)核心課程：工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)編程、可編程控制技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真、智能視覺(jué)技術(shù)應(yīng)用、數(shù)字孿生與虛擬調(diào)試技術(shù)應(yīng)用、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)集成、工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)智能運(yùn)維等。

就業(yè)方向

       工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的畢業(yè)生在就業(yè)市場(chǎng)上備受青睞，主要就業(yè)方向包括：

       1、制造自動(dòng)化工程師：在各種制造行業(yè)，如汽車(chē)、電子、食品加工等領(lǐng)域，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)自動(dòng)化機(jī)器人系統(tǒng)。

       2、系統(tǒng)集成專家：集成多種機(jī)器人和自動(dòng)化設(shè)備，確保它們?cè)诠I(yè)生產(chǎn)線中高效協(xié)同工作。

       3、維護(hù)和支持工程師：提供技術(shù)支持和維護(hù)服務(wù)，確保機(jī)器人系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和故障及時(shí)解決。

       4、研發(fā)工程師：在高科技公司工作，參與新型機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)，如增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、人工智能在機(jī)器人控制中的應(yīng)用。

       5、銷(xiāo)售與市場(chǎng)開(kāi)發(fā)：分析市場(chǎng)需求，推廣機(jī)器人產(chǎn)品到適合的產(chǎn)業(yè)，幫助公司拓展業(yè)務(wù)和市場(chǎng)份額。

       6、質(zhì)量控制工程師：確保機(jī)器人產(chǎn)品和系統(tǒng)的質(zhì)量符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和客戶需求。

行業(yè)前景

       隨著智能制造和工業(yè)4.0的深入推進(jìn)，越來(lái)越多的企業(yè)和工廠開(kāi)始采用機(jī)器人技術(shù)來(lái)替代傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)方式。這不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了生產(chǎn)成本。因此，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)正處于風(fēng)口之上，對(duì)于具備相關(guān)專業(yè)背景的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，選擇工業(yè)機(jī)器人作為職業(yè)發(fā)展方向具有廣闊的前景。

注意事項(xiàng)

       雖然工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的就業(yè)前景廣闊，但學(xué)生在選擇該專業(yè)時(shí)也應(yīng)充分考慮自己的興趣和職業(yè)規(guī)劃。同時(shí)，由于該專業(yè)涉及多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，學(xué)習(xí)難度較大，需要學(xué)生具備較強(qiáng)的學(xué)習(xí)能力和實(shí)踐能力。

       綜上所述，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和機(jī)遇的專業(yè)，對(duì)于有志于投身智能制造和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的學(xué)生來(lái)說(shuō)，是一個(gè)值得考慮的選擇。