2.1.1 初识工业机器人

工业机器人在世界各国的定义不完全相同，但是其含义基本一致。国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）对工业机器人定义为：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能够完成各种作业的可编程操作机。”ISO8373有更具体的解释：“工业机器人有自动控制与再编程、多用途功能，机器人操作机有三个或三个以上的可编程轴。在工业机器人自动化应用中，机器人的底座可固定，也可移动。”U.S.Robotics Industry Association对工业机器人的定义为：“工业机器人是用来进行搬运材料、零件、工具等可再编程的多功能机械手，或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。”日本工业标准（JIS）、德国标准（VID）及英国机器人协会也有类似的定义。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科的先进技术于一体的现代制造业自动化重要装备。新松SR360AL机器人如图2-1所示。

图2-1 新松SR360AL机器人

一般来说，工业机器人有以下四个显著特点。

1）仿人功能。工业机器人通过各种传感器感知工作环境，以具备自适应能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手指等部位，以达到工业自动化的目的。

2）可编程。作为柔性制造系统的重要组成部分，工业机器人的可编程能力是其对适应工作环境改变能力的一种体现。

3）通用性。工业机器人一般分为通用与专用两类。通用工业机器人只需更换不同的末端执行器就能完成不同的工业生产任务。

4）良好的环境交互性。智能工业机器人在无人为干预的条件下，对工作环境有自适应控制能力和自我规划能力。

20 世纪 60 年代初，人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它强大的生命力。在短短50多年的时间内，机器人技术得到了迅速发展，工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量使用。在众多制造业领域中，应用工业机器人最多的领域是汽车及汽车零部件制造业。2005年美洲地区汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求占该地区所有行业对工业机器人需求的比例高达61%；亚洲地区达到33%，位居各行业之首；虽然2005年由于德国、意大利和西班牙三国对汽车工业投资的趋缓直接导致欧洲地区汽车工业对工业机器人的需求下滑，但汽车工业仍然是欧洲地区使用工业机器人最普及的行业。目前，汽车制造业是制造业所有子行业中人均拥有工业机器人最多的行业。比如，2004年德国制造业中每1万名工人拥有工业机器人的数量为162台，而在汽车制造业中每1万名工人拥有工业机器人的数量则为1 140台；2004年意大利制造业中每1万名工人拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人拥有工业机器人的数量高达1 600台。

工业机器人的用途和技术见表2-1。

表2-1 工业机器人的用途和技术