作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機器人已經(jīng)成為衡量一個國家制造水平和科技水平的重要標志。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，工業(yè)機器人主要用于汽車工業(yè)及汽車零部件工業(yè)，占整個機器人市場的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)機器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標準，但其中的焊接機器人、搬運機器人、噴涂機器人、裝配機器人、碼垛機器人、切割機器人卻是重中之重。

　　1、焊接機器人

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

　　焊接機器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè)，汽車底盤、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車底盤焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。豐田公司已決定將點焊作為標準來裝備其日本國內(nèi)和海外的所有點焊機器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，因而甚至試圖用它來代替某些弧焊作業(yè)。在短距離內(nèi)的運動時間也大為縮短。該公司最近推出一種高度低的點焊機器人，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起，共同對車體上部進行加工，從而縮短了整個焊接生產(chǎn)線長度。國內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以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)量要求相當高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。應(yīng)用機器人焊接后，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)定性和降低勞動強度，改善了勞動環(huán)境。

　　2、噴涂機器人

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

　　噴涂機器人的主要優(yōu)點（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。可離線編程，大大的縮短現(xiàn)場調(diào)試時間。（4）設(shè)備利用率高。噴涂機器人的利用率可達90%-95%。

　　為了追求噴涂過程更大的靈活性和更高的效率，從20世紀90年代起汽車工業(yè)開始引入機器人來代替噴涂機械，同時開始使用機器人進行內(nèi)表面的自動噴涂。與傳統(tǒng)的機械噴涂相比，采用機器人噴涂有2個突出的優(yōu)點：可以減少大約30%～40%的噴槍數(shù)量；提高了噴槍運動的速度。

　　為了適應(yīng)高速噴涂，在內(nèi)表面噴涂和第2層金屬漆噴涂時都要采用高速旋轉(zhuǎn)噴槍。現(xiàn)代汽車工業(yè)的迅速發(fā)展帶來汽車型號的迅速變化和車體設(shè)計的不斷調(diào)整，只有采用機器人才能適應(yīng)這種頻繁變化的生產(chǎn)要求。機器人的作用是控制噴槍，使之在噴涂過程中與噴涂表面保持正確的角度和恒定的距離（一般為200mm）。為了實現(xiàn)這一任務(wù)，工程師采用專門的軟件對噴涂對象的三維模型進行處理，確定噴槍的移動路徑和相應(yīng)的噴涂參數(shù)。然后將這些數(shù)據(jù)傳輸給機器人控制器，在整個噴涂過程中控制機器人的動作。一般來說，只有在比較復(fù)雜的和要求非常精確的噴涂過程才需要這樣的處理。在環(huán)保意識日益增強的今天，人們稱環(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”。無論是新建綠色工廠還是改造褐色工廠，建立機器人全自動噴涂生產(chǎn)線都是十分必要的。在新建工廠時，合理使用資金是最重要的原則，因此降低噴涂生產(chǎn)線的投入是非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。而對于那些需要改造的工廠來說，如何將機器人合理引入到現(xiàn)有的涂裝生產(chǎn)線，以及由此而產(chǎn)生的費用則是關(guān)鍵性的問題。.

　　新一代涂裝機器人的設(shè)計貫徹了模塊化結(jié)構(gòu)的原則，機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。如果把噴涂機器人的霧化噴槍改成操作夾具，就成為操作開門的機器人了，因為2種機器人的驅(qū)動系統(tǒng)是一樣的。機器人工作臂的運動方式可以選擇裝配成兩軸或三軸的。雙軸的機器人配合高速旋轉(zhuǎn)的噴槍，以旋轉(zhuǎn)對稱的運動方式工作，這樣能減少一個驅(qū)動軸，減輕重量、簡化設(shè)計。機器人的噴涂工作主要有3種模式：

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

　　另外一種是流動模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過噴涂室。在動/靜模式時機器人可以移動，在流動模式時機器人是固定不動的。

　　第三種模式是跟蹤模式，在這種模式下，噴涂物勻速通過噴涂室，機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。在外表面噴涂過程中，機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，降低運營費用。在舊工廠的改造中，如果以這種方式用機器人取代舊機械，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，不同機器人的軌道可以上下平行安裝。用于打開引擎蓋和后備箱蓋的操作機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，又能降低運營成本。機器人的電源、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，因此能很方便地針對客戶實際的涂裝流程進行優(yōu)化的配置。在杜爾公司生產(chǎn)的先進的涂裝系統(tǒng)中，采用了多運動柔性控制技術(shù)，將機器人的控制和噴涂流程的控制集成在一起進行處理，不需要再設(shè)置噴涂流程的控制了。

　　3、搬運機器人

　　搬運機器人是可以進行自動化搬運作業(yè)的工業(yè)機器人。最早的搬運機器人出現(xiàn)在1960年的美國，Versatran和Unimate兩種機器人首次用于搬運作業(yè)。搬運作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個加工位置移到另一個加工位置。搬運機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)的工件搬運工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動。目前世界上使用的搬運機器人逾10萬臺，被廣泛應(yīng)用于機床上下料、沖壓機自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、碼垛搬運、集裝箱等的自動搬運。部分發(fā)達國家已制定出人工搬運的最大限度，超過限度的必須由搬運機器人來完成。

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

　　4、裝配機器人

　　裝配機器人是柔性自動化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機器人操作機、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機的結(jié)構(gòu)類型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標型等；控制器一般采用多CPU或多級計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)運動控制和運動編程；末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對象而設(shè)計成各種手爪和手腕等；傳感系統(tǒng)又來獲取裝配機器人與環(huán)境和裝配對象之間相互作用的信息。

　　美國Unimation公司1977年研制的PUMA是一種計算機控制的多關(guān)節(jié)裝配機器人。一般有5或6個自由度,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)由微型計算機、伺服系統(tǒng)、輸入輸出系統(tǒng)和外部設(shè)備組成。采用VALⅡ作為編程語言,例如語句“APPROPART，50”表示手部運動到PART上方50mm處。PART的位置可以鍵入也可示教。VAL具有連續(xù)軌跡運動和矩陣變換的功能。

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

　　5、碼垛機器人

　　隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和科學技術(shù)的突飛猛進，使得機器人在碼垛、涂膠、點焊、弧焊、噴涂、搬運、測量等行業(yè)有著相當廣泛的應(yīng)用。

　　有很多個原因，包括包裝的種類、工廠環(huán)境和客戶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)備的各個方面都在發(fā)展改進，包括從機械手到操縱它的軟件。市場上對靈活性的需求不斷增長，這一個趨勢已經(jīng)影響到了包裝的多個方面，生產(chǎn)線的后段也不例外。零售客戶，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貨盤，但是他們不得不定制每一個貨盤，而貨盤的形式只是偶爾會有重復(fù)。而且這類隨機的貨盤的高效生產(chǎn)是比較困難的。

　　碼垛機器人特點

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

　　6、切割機器人

　　切割機器人，切割能力與傳統(tǒng)數(shù)控切割機持平，而且通過圖形加工顯示、人機對話實現(xiàn)了完全數(shù)控，大大改變了過去人工或半數(shù)字控制的操作過程，使操作更為精細，切割質(zhì)量大大高于傳統(tǒng)技術(shù)；同時機器自身重量輕，只要兩個人就能抬起來在廠房里移動，不需要固定的安裝場地，不需要固定的運行區(qū)域，自動套料、節(jié)省板材，投入批量生產(chǎn)后其價格遠遠低于傳統(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)機器人作為一種新型勞動力，正悄然改變著制造業(yè)的用工范式。機器人與自動化技術(shù)在未來將“主宰”世界，而這一現(xiàn)實正加速到來。目前的以人為主的生產(chǎn)模式，將慢慢被以機器人為主導的模式所取代，后者以高勞動率和低成本優(yōu)勢正越來越受到工業(yè)企業(yè)的關(guān)注。