工业机器人

[拼音]：gongye jiqiren

[外文]：industrial robot

能模仿人体某些器官的功能(主要是动作功能)、有独立的控制系统、可以改变工作程序和编程的多用途自动操作装置。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

简史

“机器人”(robot)一词出自捷克文 robota，意为劳役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小说家、剧作家K.恰佩克在他写的科学幻想戏剧《罗素姆万能机器人》(Rossum's Universal Robots)中第一次使用robot一词。此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。

20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人。60年代初，美国研制成功两种工业机器人，商品名分别为Unimate（意为万能自动机）和Versatran（意为灵活搬运机），并很快地在工业生产中得到应用。1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分（见彩图）。

1985年全世界工业机器人的产量已超过 3万台。

组成

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统 3个基本部分组成。

（1）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。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度。

（2）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。

（3）控制系统：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。

类型

工业机器人按臂部的运动形式分为4种(见图)。

（1）直角坐标型：臂部可沿3个直角坐标移动。

（2）圆柱坐标型：臂部可作升降、回转和伸缩动作。

（3）球坐标型：臂部能回转、俯仰和伸缩。

（4）关节型：臂部有多个转动关节。

按执行机构运动的控制机能分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料（见机床上下料装置）、点焊和一般搬运、装卸等作业。连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是以穿孔卡、穿孔带或磁带等信息载体输入已编好的程序。示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器（示教操纵盒）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按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中。在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能(如图像识别)或更进一步增加自适应、自学习功能，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。

参考书目

1. 高井宏幸等编著，李永新译：《工业机械人的结构与应用》，机械工业出版社，北京，1977。（高井宏幸等編著：《産業ロボット導入ガィドブック》ォ－ム社，東京，1971。）
2. 波波夫等著，遇立基、陈循介译：《操作机器人动力学与算法》，机械工业出版社，北京，1983。(Ε.П.Попови　др.， Μанипуляционныеробоmыдинамика и алгориmмы，Науκа，Μосκва，1978．)
3. Philippe　Coiffet　and　Michel　Chirouze ， An Introduction to Robot Technology，Kogan Page Ltd.，London，1983.

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