關于工業機器人的構成和分類

工業機器人按照ISO 8373定義，它是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

——維基百科

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工業機器人構成

工業機器人主要由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。

主體 -即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3-6個運動自由度，其中腕部通常有1-3個運動自由度；

驅動系統 -包括動力裝置和傳動機構，核心為減速器以及伺服電機，用以使執行機構產生相應的動作；

控制系統 -是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

工業機器人拆解圖

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工業機器人分類

關于工業機器人的分類，國際上沒有指定統一的標準，可按負載重量、控制方式、自由度、結構、應用領域等劃分。

按照結構形態分類如下：

按照應用分類如下：

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工業機器人產業鏈

工業機器人產業鏈主要是由機器人零部件生產企業、機器人本體生產企業、代理商、系統集成商、最終用戶構成。本體是機器人產業鏈的核心，通常，本體企業設計本體、編寫軟件，采購通過代理商銷售給系統集成商，系統集成商直接面向終端客戶。有的本體企業和代理商也會兼做系統集成商。

從地區來看，歐洲、日本牢牢占據著工業機器人天下，日本、德國的工業機器人水平 世界 領先，這主要因為他們具備先發優勢和技術沉淀。日本在工業機器人關鍵零部件（減速機、伺服電機等）的研發方面具備較強的技術壁壘。德國工業機器人在原材料、本體零部件和系統集成方面有一定優勢。

從企業來看，ABB、發那科(FANUC)、庫卡(KUKA)和安川電機(YASKAWA)這四家企業是工業機器人的四大家族，成為世界主要的工業機器人供貨商，占據世界約 50% 的市場份額。

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工業機器人工作原理

機器人的工作原理是一個比較復雜的問題。簡單地說，機器人的原理就是模仿人的各種肢體動作、思維方式和控制決策能力。從控制的角度，機器人可以通過如下四種方式來達到這一目標。

“示教再現”方式：它通過“示教盒”或人“手把手”兩種方式教機械手如何動作，控制器將示教過程記憶下來，然后機器人就按照記憶周而復始地重復示教動作，如噴涂機器人。

“可編程控制”方式：工作人員事先根據機器人的工作任務和運動軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給機器人的控制器，起動控制程序，機器人就按照程序所規定的動作一步一步地去完成，如果任務變更，只要修改或重新編寫控制程序，非常靈活方便。大多數工業機器人都是按照前兩種方式工作的。

“遙控”方式：由人用有線或無線遙控器控制機器人在人難以到達或危險的場所完成某項任務。如防暴排險機器人、軍用機器人、在有核輻射和化學污染環境工作的機器人等。

“自主控制”方式：是機器人控制中最高級、最復雜的控制方式，它要求機器人在復雜的非結構化環境中具有識別環境和自主決策能力，也就是要具有人的某些智能行為。

以六軸垂直多關節機器人為例(如下圖)，通過機器人控制器及其控制系統，可實現S軸回旋，L軸下臂傾動，U軸上臂傾動，R軸手臂橫擺，B軸手腕俯仰以及T軸的手腕回旋，實現六個軸的動作操作與配合。

如采用集中式控制系統，其控制原理將如下圖所示：

而如果采用分布式控制系統，其控制原理又將如下圖所示：

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工業機器人廠商面臨的一些問題

隨著工業制造業不斷的產業升級，以及各種新技術的涌現，機器人制造商在生產過程中，也要考慮其終端用戶的使用需求，例如一些工廠和產線的升級改造，機器人廠商也需要適應市場變化，做出相應調整。

審核編輯 ：李倩