第1章 绪论

1.1 工业机器人的定义、特点及分类

1.1.1 工业机器人的定义

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类的指挥，也可以按照预先编排的程序运行，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。

工业机器人按国际标准化组织ISO 8373定义为“位置可以固定或移动，能够实现自动控制、可重复编程、多功能多用处、末端操作机的位置要在3个或3个以上自由度内可编程的工业自动化设备”。

美国机器人工业协会（U.S.RIA）提出的工业机器人定义为“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”。

1.1.2 工业机器人的特点

自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，其最显著的特点可归纳为以下几点。

（1）可编程性

工业机器人可随其工作环境变化的需要进行再编程，因此它在小批量、多品种、具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

（2）拟人化

工业机器人在机械结构上有类似于人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，由电脑统一控制。此外，智能化工业机器人还有许多类似于人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。

（3）通用性

除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。例如，更换工业机器人的手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。

（4）机电一体化

工业机器人技术涉及的学科非常广泛，归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不但具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都是微电子技术和计算机技术的应用。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

1.1.3 工业机器人的分类

工业机器人按臂部的运动形式不同可分为4种：直角坐标型机器人臂部可沿3个直角坐标移动；圆柱坐标型机器人臂部可做升降、回转和伸缩动作；球坐标型机器人臂部能做回转、俯仰和伸缩动作；关节型机器人臂部有多个转动关节。

而按执行机构运动的控制机能不同，工业机器人又可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、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。

按程序输入方式的不同，工业机器人又可以区分为编程输入型和示教输入型两类：编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过 RS-232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜；示教输入型是将操作者的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。