工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，具有柔性好、自動(dòng)化程度高、可編程性好、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。在工業(yè)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能夠代替人進(jìn)行單調(diào)重復(fù)的生產(chǎn)作業(yè)，或是在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境中的加工操作。

文章來(lái)源，本文改編自：《智能制造概論》，已由清華大學(xué)出版社出版。作者：中國(guó)工程院李培根院士、華中科技大學(xué)高亮教授。

1、工業(yè)機(jī)器人的概念

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置，具有柔性好、自動(dòng)化程度高、可編程性好、通用性強(qiáng)等特點(diǎn)。在工業(yè)領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用能夠代替人進(jìn)行單調(diào)重復(fù)的生產(chǎn)作業(yè)，或是在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境中的加工操作。國(guó)際上，工業(yè)機(jī)器人的定義主要有如下兩種：

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的定義：工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)。

美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）的定義：一種可以反復(fù)編程和多功能的，用來(lái)搬運(yùn)材料、零件、工具的操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程的動(dòng)作的專門(mén)系統(tǒng)。

在智能制造領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人作為一種集多種先進(jìn)技術(shù)于一體的自動(dòng)化裝備，體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高效益、軟硬件結(jié)合等特點(diǎn)，成為柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)化工廠、智能工廠等現(xiàn)代化制造系統(tǒng)的重要組成部分。機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的機(jī)械制造模式，提高了制造生產(chǎn)效率，為機(jī)械制造業(yè)的智能化發(fā)展提供了技術(shù)保障；優(yōu)化了制造工藝流程，能夠構(gòu)建全自動(dòng)智能生產(chǎn)線，為制造模塊化作業(yè)生產(chǎn)提供了良好的環(huán)境條件，滿足現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)需要和發(fā)展需求。

2、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)與功能

工業(yè)機(jī)器人一般由3個(gè)部分、6個(gè)子系統(tǒng)組成 

1）機(jī)械部分

機(jī)械部分包括工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械部分是工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)決定了機(jī)器人的用途、性能和控制特性。

（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，即工業(yè)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)，包括基座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有些機(jī)器人還具有行走機(jī)構(gòu)，是機(jī)器人的主要承載體。機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性是機(jī)器人靈活運(yùn)轉(zhuǎn)和精確定位的重要保證。

（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括工業(yè)機(jī)器人動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，按動(dòng)力源分為液壓、氣動(dòng)、電動(dòng)和混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，其作用是提供機(jī)器人各部位、各關(guān)節(jié)動(dòng)作的原動(dòng)力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以與機(jī)械系統(tǒng)直接相連，也可通過(guò)同步帶、鏈條、齒輪、諧波傳動(dòng)裝置等與機(jī)械系統(tǒng)間接相連。

2）傳感部分

傳感部分包括工業(yè)機(jī)器人的感受系統(tǒng)和機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)。傳感部分是工業(yè)機(jī)器人的信息來(lái)源，能夠獲取有效的外部和內(nèi)部信息來(lái)指導(dǎo)機(jī)器人的操作。

（1）感受系統(tǒng)，是工業(yè)機(jī)器人獲取外界信息的主要窗口，機(jī)器人根據(jù)布置的各種傳感元件獲取周圍環(huán)境狀態(tài)信息，對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析處理后控制系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行元件下達(dá)相應(yīng)的動(dòng)作命令。感受系統(tǒng)通常由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成：內(nèi)部傳感器模塊用于檢測(cè)機(jī)器人自身狀態(tài)；外部傳感器模塊用于檢測(cè)操作對(duì)象和作業(yè)環(huán)境。

（2）機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)，是工業(yè)機(jī)器人與外部環(huán)境中的設(shè)備進(jìn)行相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。在實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境中，工業(yè)機(jī)器人通常與外部設(shè)備集成為一個(gè)功能單元。該系統(tǒng)幫助工業(yè)機(jī)器人與外部設(shè)備建立良好的交互渠道，能夠共同服務(wù)于生產(chǎn)需求。

3、控制部分

控制部分包括工業(yè)機(jī)器人的人-機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?？刂撇糠质枪I(yè)機(jī)器人的核心，決定了生產(chǎn)過(guò)程的加工質(zhì)量和效率，便于操作人員及時(shí)準(zhǔn)確地獲取作業(yè)信息，按照加工需求對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)并進(jìn)行控制。

（1）人-機(jī)交互系統(tǒng)，是人與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行信息交換的設(shè)備，主要包括指令給定裝置和信息顯示裝置。人-機(jī)交互技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人的示教、監(jiān)控、仿真、離線編程和在線控制等方面，優(yōu)化了操作人員的操作體驗(yàn)，提高了人機(jī)交互效率。

（2）控制系統(tǒng)，是根據(jù)機(jī)器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來(lái)的信號(hào)，支配工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定動(dòng)作的系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可以根據(jù)是否具備信息反饋特征分為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)；根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng)；根據(jù)控制運(yùn)動(dòng)的形式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)。