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工业机器人论文

工业机器人的特点和发展

机器人一词的出现和世界上第一台工业机器人的问世都是

近几十年的事。然而在西周时期，我国的能工巧匠偃师就研制

出了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。进入20

世纪后，机器人的研究与开发得到了更多人的关心与支持，一

些适用化的机器人相继问世。1959年第一台工业机器人在美

国诞生，开创了机器人发展的新纪元。

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人

工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装

备。机器人技术及其产品已成为柔性制造系统(FMS)、

XXX(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。广泛

采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与数量,而且保障人身

安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率、节约

材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。工业机器人

的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。

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机器人是一个在三维空间，具有角度自由度的并能实现众

拟人动作和功能的机器；工业机器人是能模拟人手臂、手腕和

手功能的机电一体化产品，它可以把任意物体或工具按空间位

置的识辨要求进行移动可实现工业生产的要求。它们通常配备

有机械手、刀具或其他可装配的加工工具，以及能够执行搬运

操作与加工制造的任务。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。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。

机器人控制系统通常包括控制计算机、示教盒、操作面板、

存储器检测、传感器输入输出接口、通信接口等组成部分。由

于机器人的类型较多控制系统的形式也是多种多样的；按照控

制回路的不同可将机器人控制系统分为开环系统和闭环系统。

按照控制系统的硬件分有机械控制、液压控制、顺序控制、计

算机控制等。按自动化控制程度分为顺序控制系统、程序控制

系统、自适应控制系统、人工智能系统。按编程方式分为物理

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设置编程控制系统、示教编程控制系统、离线编程控制系统。

按机器人末端运动控制轨迹分为有点位控制和连续轮廓控制。

工业机器人可以按照程序输入方式分为编程输入型和示教

输入型。编程输入型通过输入信息载体如穿孔卡、穿孔带或磁

带等，输入已编好的程序。示教输入型则有两种示教方法：一

种是由操作者用手动控制器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。在示教过程中，工作程序的信息即自动

存入程序存储器中。示教输入程序的工业机器人称为示教再现

型工业机器人。

智能型工业机器人具有触觉或简单的视觉，能在较为复杂

的环境下工作。如果具有识别功能或更进一步增加自适应、自

研究功能，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。

工业机器人技术在20世纪80年代以后逐渐成熟，并很快

得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业

机器人逐渐得到推广和普及的过程中，驱动方式的改变、信息

处理速度的提高和其他技术进步起着非常重要的作用。

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