作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造水平和科技水平的重要標(biāo)志。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，工業(yè)機(jī)器人主要用于汽車(chē)工業(yè)及汽車(chē)零部件工業(yè)，占整個(gè)機(jī)器人市場(chǎng)的61%，金屬制品業(yè)占8%、橡膠及塑料工業(yè)和電子電氣行業(yè)分別占7%，食品工業(yè)占2%，其他工業(yè)占15%。

　　然而關(guān)于工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)，國(guó)際上沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，但其中的焊接機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、裝配機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、切割機(jī)器人卻是重中之重。

　　1、焊接機(jī)器人

　　焊接機(jī)器人是從事焊接的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱(chēng)末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。

　　焊接機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車(chē)制造業(yè)，汽車(chē)底盤(pán)、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車(chē)底盤(pán)焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。豐田公司已決定將點(diǎn)焊作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)裝備其日本國(guó)內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，因而甚至試圖用它來(lái)代替某些弧焊作業(yè)。在短距離內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也大為縮短。該公司最近推出一種高度低的點(diǎn)焊機(jī)器人，用它來(lái)焊接車(chē)體下部零件。這種矮小的點(diǎn)焊機(jī)器人還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起，共同對(duì)車(chē)體上部進(jìn)行加工，從而縮短了整個(gè)焊接生產(chǎn)線(xiàn)長(zhǎng)度。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車(chē)架、搖臂、懸架、減振器等轎車(chē)底盤(pán)零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件，主要構(gòu)件采用沖壓焊接，板厚平均為1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車(chē)的安全性能。應(yīng)用機(jī)器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境。

　　2、噴涂機(jī)器人

　　噴涂機(jī)器人又叫噴漆機(jī)器人（spraypaintingrobot），是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，1969年由挪威Trallfa公司（后并入ABB集團(tuán)）發(fā)明。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2～3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類(lèi)似人的手腕，能方便地通過(guò)較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過(guò)手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車(chē)、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門(mén)。

　　噴涂機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)（1）柔性大。工作范圍大大。（2）提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。（3）易于操作和維護(hù)?？呻x線(xiàn)編程，大大的縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。（4）設(shè)備利用率高。噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90%-95%。

　　為了追求噴涂過(guò)程更大的靈活性和更高的效率，從20世紀(jì)90年代起汽車(chē)工業(yè)開(kāi)始引入機(jī)器人來(lái)代替噴涂機(jī)械，同時(shí)開(kāi)始使用機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)表面的自動(dòng)噴涂。與傳統(tǒng)的機(jī)械噴涂相比，采用機(jī)器人噴涂有2個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：可以減少大約30%～40%的噴槍數(shù)量；提高了噴槍運(yùn)動(dòng)的速度。

　　為了適應(yīng)高速?lài)娡?，在?nèi)表面噴涂和第2層金屬漆噴涂時(shí)都要采用高速旋轉(zhuǎn)噴槍。現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展帶來(lái)汽車(chē)型號(hào)的迅速變化和車(chē)體設(shè)計(jì)的不斷調(diào)整，只有采用機(jī)器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。機(jī)器人的作用是控制噴槍?zhuān)怪趪娡窟^(guò)程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為200mm）。為了實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，工程師采用專(zhuān)門(mén)的軟件對(duì)噴涂對(duì)象的三維模型進(jìn)行處理，確定噴槍的移動(dòng)路徑和相應(yīng)的噴涂參數(shù)。然后將這些數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人控制器，在整個(gè)噴涂過(guò)程中控制機(jī)器人的動(dòng)作。一般來(lái)說(shuō)，只有在比較復(fù)雜的和要求非常精確的噴涂過(guò)程才需要這樣的處理。在環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)的今天，人們稱(chēng)環(huán)保效果好的涂裝廠為“綠色工廠”，技術(shù)陳舊的涂裝廠為“褐色工廠”。無(wú)論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機(jī)器人全自動(dòng)噴涂生產(chǎn)線(xiàn)都是十分必要的。在新建工廠時(shí)，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產(chǎn)線(xiàn)的投入是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。而對(duì)于那些需要改造的工廠來(lái)說(shuō)，如何將機(jī)器人合理引入到現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線(xiàn)，以及由此而產(chǎn)生的費(fèi)用則是關(guān)鍵性的問(wèn)題。.

　　新一代涂裝機(jī)器人的設(shè)計(jì)貫徹了模塊化結(jié)構(gòu)的原則，機(jī)器人可以配備不同的連接裝置，這樣既能夠以固定方式工作也可以安裝在軌道上工作。軌道可以固定在噴涂室側(cè)壁上，也可以固定在靠近天花板的位置。如果把噴涂機(jī)器人的霧化噴槍改成操作夾具，就成為操作開(kāi)門(mén)的機(jī)器人了，因?yàn)?種機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一樣的。機(jī)器人工作臂的運(yùn)動(dòng)方式可以選擇裝配成兩軸或三軸的。雙軸的機(jī)器人配合高速旋轉(zhuǎn)的噴槍?zhuān)孕D(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)的運(yùn)動(dòng)方式工作，這樣能減少一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，減輕重量、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。機(jī)器人的噴涂工作主要有3種模式：

　　第一種是動(dòng)/靜模式，在這種模式下，噴涂物先被傳送到噴涂室中，在噴涂過(guò)程中保持靜止。

　　另外一種是流動(dòng)模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過(guò)噴涂室。在動(dòng)/靜模式時(shí)機(jī)器人可以移動(dòng)，在流動(dòng)模式時(shí)機(jī)器人是固定不動(dòng)的。

　　第三種模式是跟蹤模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過(guò)噴涂室，機(jī)械手不只跟蹤噴涂物，而且要根據(jù)噴涂面而改變方向和角度。在外表面噴涂過(guò)程中，機(jī)器人安置在可升降的軌道上，能夠自由接近噴涂體的表面，因此可以縮小操作空間，降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。在舊工廠的改造中，如果以這種方式用機(jī)器人取代舊機(jī)械，就可以保持原有的噴涂室不變。這樣既能降低改造成本，又能縮短工期。在內(nèi)表面噴涂室中，不同機(jī)器人的軌道可以上下平行安裝。用于打開(kāi)引擎蓋和后備箱蓋的操作機(jī)器人安置在較高的軌道上，這樣就能“跨越”安置在下方軌道上的噴涂機(jī)器人而工作。這種方案可以使噴涂室縮短1～2m，既能減少建設(shè)投資，又能降低運(yùn)營(yíng)成本。機(jī)器人的電源、控制器和安全系統(tǒng)都安裝在噴涂室外的控制箱內(nèi)。由于控制箱也采用模塊化的設(shè)計(jì)，因此能很方便地針對(duì)客戶(hù)實(shí)際的涂裝流程進(jìn)行優(yōu)化的配置。在杜爾公司生產(chǎn)的先進(jìn)的涂裝系統(tǒng)中，采用了多運(yùn)動(dòng)柔性控制技術(shù)，將機(jī)器人的控制和噴涂流程的控制集成在一起進(jìn)行處理，不需要再設(shè)置噴涂流程的控制了。

　　3、搬運(yùn)機(jī)器人

　　搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960年的美國(guó)，Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，大大減輕了人類(lèi)繁重的體力勞動(dòng)。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人逾10萬(wàn)臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)、自動(dòng)裝配流水線(xiàn)、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過(guò)限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來(lái)完成。

　　搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電器液壓氣壓技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自?xún)?yōu)勢(shì)，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。

　　4、裝配機(jī)器人

　　裝配機(jī)器人是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機(jī)器人操作機(jī)、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機(jī)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型等；控制器一般采用多CPU或多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)編程；末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對(duì)象而設(shè)計(jì)成各種手爪和手腕等；傳感系統(tǒng)又來(lái)獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對(duì)象之間相互作用的信息。

　　美國(guó)Unimation公司1977年研制的PUMA是一種計(jì)算機(jī)控制的多關(guān)節(jié)裝配機(jī)器人。一般有5或6個(gè)自由度,即腰、肩、肘的回轉(zhuǎn)以及手腕的彎曲、旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)等功能。其控制系統(tǒng)由微型計(jì)算機(jī)、伺服系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)和外部設(shè)備組成。采用VALⅡ作為編程語(yǔ)言,例如語(yǔ)句“APPROPART，50”表示手部運(yùn)動(dòng)到PART上方50mm處。PART的位置可以鍵入也可示教。VAL具有連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)和矩陣變換的功能。

　　裝配機(jī)器人主要用于各種電器制造（包括家用電器，如電視機(jī)、錄音機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器）、小型電機(jī)、汽車(chē)及其部件、計(jì)算機(jī)、玩具、機(jī)電產(chǎn)品及其組件的裝配等方面。

　　5、碼垛機(jī)器人

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使得機(jī)器人在碼垛、涂膠、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂、搬運(yùn)、測(cè)量等行業(yè)有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

　　有很多個(gè)原因，包括包裝的種類(lèi)、工廠環(huán)境和客戶(hù)需求等將碼垛變成包裝工廠里一塊難啃的骨頭。為了克服這些困難，碼垛設(shè)備的各個(gè)方面都在發(fā)展改進(jìn)，包括從機(jī)械手到操縱它的軟件。市場(chǎng)上對(duì)靈活性的需求不斷增長(zhǎng)，這一個(gè)趨勢(shì)已經(jīng)影響到了包裝的多個(gè)方面，生產(chǎn)線(xiàn)的后段也不例外。零售客戶(hù)，尤其是那些具有影響力的如沃爾瑪一樣的大型超市，經(jīng)常需要定制一些隨機(jī)貨盤(pán)，但是他們不得不定制每一個(gè)貨盤(pán)，而貨盤(pán)的形式只是偶爾會(huì)有重復(fù)。而且這類(lèi)隨機(jī)的貨盤(pán)的高效生產(chǎn)是比較困難的。

　　碼垛機(jī)器人特點(diǎn)

　　1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零部件少。因此零部件的故障率低、性能可靠、保養(yǎng)維修簡(jiǎn)單、所需庫(kù)存零部件少。2、占地面積少。有利于客戶(hù)廠房中生產(chǎn)線(xiàn)的布置，并可留出較大的庫(kù)房面積。碼垛機(jī)器人可以設(shè)置在狹窄的空間，即可有效的使用。3、適用性強(qiáng)。當(dāng)客戶(hù)產(chǎn)品的尺寸、體積、形狀及托盤(pán)的外形尺寸發(fā)生變化時(shí)只需在觸摸屏上稍做修改即可，不會(huì)影響客戶(hù)的正常的生產(chǎn)。而機(jī)械式的碼垛機(jī)更改相當(dāng)?shù)穆闊┥踔辽鲜菬o(wú)法實(shí)現(xiàn)的。4、能耗低。通常機(jī)械式的碼垛機(jī)的功率在26KW左右，而碼垛機(jī)器人的功率為5KW左右。大大降低了客戶(hù)的運(yùn)行成本。5、全部控制可在控制柜屏幕上操作即可，操作非常簡(jiǎn)單。6、只需定位抓起點(diǎn)和擺放點(diǎn)，教示方法簡(jiǎn)單易懂。

　　6、切割機(jī)器人

　　切割機(jī)器人，切割能力與傳統(tǒng)數(shù)控切割機(jī)持平，而且通過(guò)圖形加工顯示、人機(jī)對(duì)話(huà)實(shí)現(xiàn)了完全數(shù)控，大大改變了過(guò)去人工或半數(shù)字控制的操作過(guò)程，使操作更為精細(xì)，切割質(zhì)量大大高于傳統(tǒng)技術(shù)；同時(shí)機(jī)器自身重量輕，只要兩個(gè)人就能抬起來(lái)在廠房里移動(dòng)，不需要固定的安裝場(chǎng)地，不需要固定的運(yùn)行區(qū)域，自動(dòng)套料、節(jié)省板材，投入批量生產(chǎn)后其價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)產(chǎn)品，而且收效周期短。

　　隨著人力成本的不斷上升，工業(yè)機(jī)器人作為一種新型勞動(dòng)力，正悄然改變著制造業(yè)的用工范式。機(jī)器人與自動(dòng)化技術(shù)在未來(lái)將“主宰”世界，而這一現(xiàn)實(shí)正加速到來(lái)。目前的以人為主的生產(chǎn)模式，將慢慢被以機(jī)器人為主導(dǎo)的模式所取代，后者以高勞動(dòng)率和低成本優(yōu)勢(shì)正越來(lái)越受到工業(yè)企業(yè)的關(guān)注。