⼯业机器⼈特点及发展趋势分析
当前，新的产业变⾰和科技⾰命与我国要加快变⾰经济发展形式交汇在⼀起，国际上的产业分⼯格局正在重新形成。在⼯业4.0和中国制造2025的⼤环境⼤趋势下，建设智能⼯⼚，实现智能⽣产显得尤为重要。⽽⼯业机器⼈就是实现中国制造2025，实现⼯业⾃动化和智能⽣产必不可少的⼯具。⼯业机器⼈⽬前在⼤多发达国家和部分发展中国家都已经得到了⼴泛的应⽤，应⽤范围不仅仅在传统的制造领域，在⾮制造领域，如服务业，医疗⾏业，甚⾄太空作业等都已随处可见⼯业机器⼈的⾝影。
机器⼈⼯作环境的复杂多样，使仿真和离线编程的发展和应⽤变得越来越⼴泛。在计算机中进⾏仿真和离线编程的应⽤，使⼯业机器⼈的控制操作变得更加便携，⾼效，简单和安全。
1⼯业机器⼈的定义和特点
1.1⼯业机器⼈的定义
⼯业机器⼈的定义是⾯向⼯业领域的多关节机械⼿或多⾃由度的机器⼈。⼯业机器⼈是⾃动执⾏⼯作的机器装置，能够依靠⾃⾝动⼒和通过逻辑编程的控制能⼒来实现所需的不同功能的⼀种机器。它能够按照⼈类的指挥进⾏动作，也可以按照预先编写好并输⼊⾄机器⼈中的程序运⾏，现代的⼯业机器⼈还可以根据⼈⼯智能技术制定的原则纲领⾏动。
⼯业机器⼈是由三个基本部分组成的，即控制系统、驱动系统和主体。控制系统是由机器⼈主板处理器进⾏控制，按照编写输⼊的程序对驱动系统和执⾏机构发出指令信号，来控制机器⼈的动作，⼀般也认为控制系统也包括⼈机交互系统；由控制系统发出的信号是由驱动系统驱动机器⼈本体来完成相应的动作的，驱动系统是由动⼒装置和传动机构所组成的;⼯业机器⼈的主体即包括机器⼈的机座和执⾏机构在内的所有机器⼈实体部分，⼀般的⼯业机器⼈都具有臂部、腕部和⼿部等部位，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，常见的为5⾃由度⼯业机器⼈和6⾃由度⼯业机器⼈，其分别具有5个运动轴和6个运动轴。现代的⼯业机器⼈向着智能化⽅向发展⼜附加了感知系统和机器⼈与环
境的交互系统，集成了⼤量的传感器和处理单元。
1.2⼯业机器⼈特点
⼯业机器⼈主要有以下四个特点：
(1)可编程。⼯业机器⼈可以随其在具体的⼯作环境和条件的改变编写不同的程序，以程序去驱动机器⼈完成不同的动作来满⾜不同条件下的各种需求，达成不同的任务⽬标。所以⼯业机器⼈可以适应各种不同的环境，并对不同的环境和条
来满⾜不同条件下的各种需求，达成不同的任务⽬标。所以⼯业机器⼈可以适应各种不同的环境，并对不同的环境和条件做出最适合该环境下的调整来满⾜需要，尤其是在有毒有害等恶劣环境下。在批量较⼤，品种较多的情况下有很⾼的⼯作效率，是柔性制造系统中⾮常关键的⼀个环节。
(2)拟⼈化。⼯业机器⼈与⼈体结构在很多⽅⾯有着较为相似的地⽅，即⼯业机器⼈有着较⾼的拟⼈化特点。⼯业机器⼈有与⼈相似的腕部，⼿⽖，⼿臂，关节等机械结构，可以完成与⼈类动作很相似甚⾄⼈类不能完成的动作。此外，智能化的⼯业机器⼈还具有许多类似⼈类的可以达到⼈类某些能⼒的“⽣物传感器”和功能等，如⽪肤型接触传感器、负载传感器、灰度传感器、⼒传感器、语⾔功能、视觉传感器等。当⼯业机器⼈所拥有的传感器的种类越多，其控制系统所需处理的数据就越多，当然也就会对周围环境的⾃适应能⼒就越强，所能实现的功能就越多。
(3)通⽤性。除了专⽤场合⽽进⾏专门设计的机器⼈外，⼀般的⼯业机器⼈在执⾏不同的作业任务时具有较好的通⽤性，同样的机器⼈可以完成各种不同的任务。对于同⼀型号或者系列的机器⼈，通过更改控制程序或者主板控制系统，改变机器⼈的安装⽅式，更换末端执⾏器(EOAT)便可让机器⼈执⾏各种各样的作业任务。⽐如相同的机器⼈可以⽤来抓取，搬运，喷漆，焊接等性质不同的操作。
(4)⾼集成性。⼯业机器技术所涉及的相关学科内容相当的⼴泛，总结起来就是机械学科和微电⼦学科的结合，也就是机电⼀体化技术。⼯业机器⼈的控制系统需要计算机微电⼦技术的⽀持，⽽且现在的智能机器⼈越来越多的涉及到微电⼦学电⼦计算机的应⽤，例如具有各种传感器的机器⼈可以感知外部环境的情况，⽽且还可以针对环境进⾏相应的处理⼯作，⽐如图像识别，语⾔理解和记忆能⼒。⼯业机器⼈的⾼集成性，使得机器⼈所涉及的领域越来越⼴泛，发挥的作⽤也越来越⼤，因此，⼯业机器⼈的发展⽔平可以带动⼀个国家⼯业技术和科学技术的发展⽔平。
2⼯业机器⼈的分类
⼯业机器⼈根据不同的分类标准可以分为不同的类型，分类标准⼤体上有按应⽤领域分类，按控制⽅式分类和按⼏何结构分类等。
按照应⽤领域进⾏分类，⼯业机器⼈可以分为：
在线编程和离线编程的特点(1)装配机器⼈
装配机器⼈是装配系统实现⾃动化的核⼼设备，在⽆⼈⼯⼚等场所有着⼗分关键的地位。装配机器⼈是由机器⼈主体、相关控制装置、末端执⾏器和相配套的传感系统所组成。装配机器⼈的应⽤场合设计到⽣产领域的各个⽅⾯，主要⽤于各种的电器制造⾏业(包括家⽤电器，如电视机、电冰箱、吸尘器等)、汽车及其部件的装配、机电产品及其组件的装配等⽅⾯。
(2)焊接机器⼈
焊接机器⼈是⽬前⼯业机器⼈中应⽤的最为⼴泛的机器⼈之⼀，主要是进⾏焊接⼯作(包括切割与喷涂⼯作)的⼯业机器⼈。焊接机器⼈⼜由焊接⽅式的不同分为点焊机器⼈和弧焊机器⼈。
(3)搬运机器⼈
搬运机器⼈是最⼴泛⽤于⼯业⽣产的⼯业机器⼈之⼀，是可以通过编程实现⾃动化搬运⼯作的⼯业机器⼈。搬运机器⼈包括AGV⼩车但并不限于AGV⼩车，被⼴泛应⽤于⾃动化成产线，码垛搬运，机床上下料，集装箱⾃动搬运等搬运⼯作中。
(4)激光加⼯机器⼈
激光加⼯机器⼈是通过⾼精度⼯业机器⼈实现更加柔性的激光加⼯作业，可⽤于⼯件的激光表⾯处理，打孔，焊接和模具修复等。
⼯业机器⼈按照其他不同的标准⼜有其他不同的分类，⼯业机器⼈按照控制⽅式可以分为⾮伺服机器⼈和伺服机器⼈。⼯业机器⼈按照⼏何结构可将其划分为直⾓坐标机器⼈，柱⾯坐标机器⼈，球⾯坐标机器⼈和关节型机器⼈等。
3⼯业机器⼈的发展趋势
在“⼯业4.0”和“中国制造2025”的⼤潮下，⼯业机器⼈的发展势必将更进⼀个台阶。“⼯业4.0”是德国提出的以“智能⼯⼚”“智能⽣产”“智能物流”为主题的国家级战略，⼯业领域⾃动化的发展和成熟是德国启动“⼯业4.0”的重要前提之⼀，⽽
⼚”“智能⽣产”“智能物流”为主题的国家级战略，⼯业领域⾃动化的发展和成熟是德国启动“⼯业4.0”的重要前提之⼀，⽽⼯业机器⼈⼜是⼯业领域⾃动化技术的关键动⼒，⼯业机器⼈研发和制造必会受到世界各国政府和企业越来越⾼的重视。在我国，新⼀轮的产业变⾰和科技⾰命与我国加快转变经济发展⽅式的相关政策形成了历史性的交汇，世界各国产业⼯业分⼯格局正在重新形成。我国⽬前正在⼤⼒推⾏“中国制造2025”战略，其⽬标是加快我国制造业智能化⾃动化的发展步伐，把我国建设成为带领世界制造业发展趋势的制造强国，为实现中华民族伟⼤复兴的中国梦奠定不可动摇的根基。中国⼯业机器⼈市场是全球⼯业机器⼈增长最快的市场，⽬前我国的产业结构也正处于升级转型的时期，以汽车为主的重点机械装备制造⾏业对⼯业机器⼈的需求越来越⼤并保持⾼速增长的势头。我国的⼯业机器⼈也肯定会突破创新僵局，向智能化，数字化，模块化和具有⼤量⾃主知识产权的⽅向发展。

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