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8、工业机器人定义、特点、分类及其典型应用

答：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。如图1所示的是生产线上操作的工业机器人。

工业机器人特点有以下几个：

(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。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)工业机器技术涉及的学科相当广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合-机

电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而

且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，

这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。因此，机器人

技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证

一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

分类及其典型应用

1.移动机器人（AGV）

移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、

自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、

卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓

库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装配平台）；同时可在车

站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

国际物流技术发展的新趋势之一，而移动机器人是其中的核心技术和设备，是用

现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取的高架

箱储、作业和搬运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩短物流流程，降低

物料损耗，减少占地面积，降低建设投资等的高新技术和装备。

2.点焊机器人

随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点

焊机器人是当前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器人研究所

研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。

2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机

器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。

3.弧焊机器人

弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大型工业机

器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。

关键技术包括：

(1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精

度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速动态响应，

并可实现免维护功能。

(2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工件的相

对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。

(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点，

采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工件进行焊

接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差，基于偏

差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下都能获得最佳

的焊接质量。

4.激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现

更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式

进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加

工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、

焊接和模具修复等。

关键技术包括：

(1)激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在增大作

业范围的同时，保证机器人精度；

(2)机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，精度高等

要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人

补偿方法，完成了几何