工业机器人应用及发展

工业机器人应用及发展（共8篇）

工业机器人应用及发展 篇1

工业机器人诞生于20世纪60年代，在20世纪90年代得到迅速发展，是最先产业化的机器人技术。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产，解决单调、重复的体力劳动和提高。

生产质量而代替人工作业。在我国，工业机器人的真正使用到现在已经接近20多年了，已经基本实现了试验、引进到自主开发的转变，促进了我国制造业、勘探业等行业的发展。随着我国门户的逐渐开放，国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击，因此，掌握国内工业机器人市场的实际情况，把握我国工业机器人研究的相关进展，显得十分重要。

工业机器人带来的效益

发达国家的使用经验表明:使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力，平均故障间隔期达60000小时以上，比传统的自动化工艺更加先进。采用工业机器人还有如下优点:第一，改善劳动条件，逐步提高生产效率;第二，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代;第三，提高零件的处理能力与产品质量;第四，消除枯燥无味的工作，节约劳动力;第五，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险;第六，提高机床;第七，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存;第八，提高企业竞争力。

在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在利用工业机器人技术来帮助生产价格合理的优质产品。一个公司想要获得一个或多个竞争优势，实现机器人自动化生产将是推动业务发展的有效手段。

国内工业机器人市场

（一）国内工业机器人的需求情况

工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高，劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度来减少用

工量以应对这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化，利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活质量成为全社会的共识。

（二）国内工业机器人的销售情况

国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机器人技术以提升传统产业，利用机器人技术发展高新产业。

目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人，各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计，最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍，年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台，国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右，数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台，产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台，其中多功能机器人约1700台，简易机器人7500台，进口额约25亿美元。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台，2000年以后已经突破121台，销售量翻了近3倍。可以预见，中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。

（三）国内工业机器人的市场特征

1.以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。汽车制造业属于技术、资金密集型产业，也是工业机器人应用最广泛的行业。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。2000年开始，受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响，我国汽车工业进入了一个高速增长期。面对这种局面，国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模，国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资，整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。据不完全统计，最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的，海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。可知，汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。

2.沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用集中在广东、江苏、上海、北京等地，工业机器人的拥有量占全国的一半以上，这种分布态势和增长趋势符合我国现阶段经济发展状况。我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到长江三角洲地区，而且长江三角洲地区在制造业中所占的比重越来越大。

3.外商独资企业、中外合资企业和国有企业是工业机器人的主要客户。工业机器人属于技术含量高，价格相对昂贵的制造装备，采用工业机器人较多的企业，一般对产品的质量要求较高，企业在市场上具有更高的影响力。现阶段，工业机器人使用量最多的仍是外商独资或中外合资企业。国有企业也在加大对工业机器人的采购用于技术改造，如汽车行业中的一汽、二汽、上汽等，它们的产品在市场上已经具有了相当强的竞争力，它们对工业机器人有着较大的需求，同时采购上它们能够得到国家和政府的支持，因此制造业中的大中型国有企业的工业机器人使用量一直很大，而且在未来相当长的时间内仍将保持这种增长势头。另外，我国的民营企业正逐渐认识到工业机器人的优势，对工业机器人的采用量也在逐步增加，虽然装备的数量上与以上企业仍存在较大差距，但是增长的速度惊人，将很快成为工业机器人市场的重要客户。4.国内进口工业机器人的国家和地区分布。2001～2004年我国进口的工业机器人主要来自日本与台湾，2004年日本对华出口金额占我国进口工业机器人金额的一半。

我国机器人技术应用研究进展及发展趋势

中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，工业机器人市场也已经成熟，应用上已经遍及各行各业，但进口机器人占了绝大多数。

我国在某些关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平，特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。

我国机器人技术主题发展的战略目标是:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求，瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有:第一，危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二，医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等;第三，仿生机器人:主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

点评

工业机器人应用及发展 篇2

自从20世纪50年代以来,以美国、德国、日本为主的世界工业强国,陆续开始在工业生产线上应用简单的工业机器人设备,目的是节省人力成本和提升生产效率,经过半个多世纪的发展,随着自动化技术、传感器技术、计算机技术、机械制造技术的迅速发展,目前这些国家已经建立起了完整的工业机器人产业体系,并在工业机器人键技术领域取得了领先优势。特别是在新一轮的科技革命和全球化竞争背景下,各国纷纷将机器人产业提升到国家战略层面,加大扶持力度,力争继续在工业机器人核心技术领域保持领先地位。

21世纪以来,我国人口结构逐步老龄化,劳动力成本快速上升,我国制造业长期以来依赖的人口红利逐渐消失。同时,随着全球化进程的不断推进,印度、越南等国家的制造业也开始崛起,我国人力成本相对这些国家已经不再具备优势,因此,我国制造业面临巨大的产业升级压力,为了保持我国制造业的优势地位,建立先进的、新型的制造体系迫在眉睫,面对新形势,制造业面临的挑战和机遇并存,可以预见,工业机器人必将成为我国制造业升级的重要依据力量,因此,研究工业机器人产业的技术和产业情况具有重要的研究意义。

二、工业机器人的关键技术发展趋势

机器人学是一门典型的交叉学科,工业机器人是一种集成了各领域技术的高科技机电一体化产品,设计制造工业机器人需要运用自动化控制技术、计算机技术、传感器技术、人工智能技术、机械工程技术、电子技术、通信技术、新材料技术、新能源技术、仿生技术等等。工业机器人关键技术的涵盖面非常广泛,本文选取了几种具有代表性的关键技术的发展方向。

(一)新材料技术。

很多工业机器人的零部件应具有高耐磨性以及高刚性才能保证其高精度,因此,对制造材料具有很高的要求,尤其是体现在对材料化学元、含量、金相组织控制,以及超常规热处理工艺方面[2]。

(二)人工智能技术。

工业机器人的智能化、拟人化作业能力也应加强,以满足工业机器在生产流水线的应用需要,这将是机器人的又一发展方向。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法和技术,但是,目前科学家仍然无法完全掌握人脑的运行机制,从而也无法设计出具备高智能的工业机器人。

(三)新型伺服器技术。

伺服器是工业机器人的关键技术之一,伺服器能够根据变化的目标物体,精准地控制机器人的下一步动作,伺服器性能的优劣,关系到整个机器人的质量优劣。

(四)新型减速器技术。

随着工业机器人技术向高精度、高响应速度、高稳定性方向发展,现有的减速器已经不能满足发展要求,研究新型减速器技术势在必行。况且,我国现有减速器技术本身就落发达工业国家,因此,在该领域还有很大发展空间。

(五)新型控制器技术。

随着工业机器人复杂度的提高,采用单CPU芯片的硬件架构和基于传统算法的软件架构逐渐不能满足要求,工业机器人的控制器技术逐渐向多CPU、并行化发展,算法逐渐向人工智能方向发展。

三、工业机器人的产业应用现状举例

工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。下文例举了几种目前市场需求量较大的工业机器人。

(一)焊接机器人。

由于焊接工作产生的有毒烟气和辐射,因此,大型工厂多采用焊接机器人来从事焊接作用,其主要工作原理是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的,使之能进行焊接,切割,焊接机器人适用于机电设备整机及零部件的点焊作业,其优点包括:稳定和提高焊接质量,保证其均一性;提高生产率,一天可24小时连续生产;改善工人劳动条件,可在有害环境下长期工作;降低对工人操作技术的要求;缩短产品改型换代的周期,减少相应的投资设备;可实现批量产品焊接自动化;节省地面空间[2]。

(二)装配机器人。

由于现代化工厂中的生产流水线的速度和精度要求越来越高,传统的人工操作越来越不能满足要求,装配机器人主要用于工业流水线中产品的组装,一次投资可使用多年,可以大大节省人力成本,提高生产效率。

(三)搬运机器人。

传统的搬运工作采用人工搬运或者叉车,吊机等。搬运机器人是一种可以实现重负载的工业机器人,拥有速度快、精度高、24小时作业等优势。

(四)材料加工机器人。

材料加工机器人具有广泛的功能,包括:切割、打磨、抛光等加工应用。还可以适合加工多种类型的材料,如:铜、铁、铝合金、玻璃钢、木材、有机树脂等等。

(五)喷涂机器人。

喷涂机器人包括全方位的喷涂和涂装机器人,为制造业客户提供一个完整的涂装自动化解决方案。工业喷涂机器人的优点包括:更大的灵活性,从固定的自动化;通过机器人视觉减少到最小的错误;具有高速性能的最大化吞吐量;超长的系统运行时间[2]。

四、结语

本文对工业机器人关键技术的发展趋势作了简要介绍,例举了工业机器人关键技术的一些代表性发展方向,同时,介绍了工业机器人产业应用的情况。希望能够对从事工业机器人生产、设计、销售的从业者和工业机器人教学科研人员起到参考作用。

我国政府历来十分重视工业机器人的发展,2016年发布的《机器人产业发展规划(2016~2020年)》中明确指出:“十三五”时期是我国机器人产业发展的关键时期,应该把握国际机器人产业发展趋势,整合资源,制定对策,抓住机遇,营造良好发展环境,打造机器人全产业链竞争能力,促进我国机器人产业实现持续健康快速发展,形成具有中国特色的机器人产业体系,为制造强国建设打下坚实基础[3]。

全球经济调整和我国的人口老龄化趋势给我国经济发展带来挑战的同时,也给我国工业机器人技术和产业的发展创造了机遇,目前,随着产业结构的调整升级和劳动力的成本快速上升,工业机器人早已不再是科研院所的实验品,已经大量应用于我国工业实际生产当中,相信以我国人民的聪明才智和顽强奋斗的精神,我国的工业机器人关键技术技术和产业必将获得极大发展,甚至在国际舞台上占领战略领先优势。

摘要：随着经济全球化进程的推进和我国人口逐步老龄化,工业机器人已经逐渐成为我国工业生产中的重要装备。工业机器人作为一种典型的复合型高科技产品,其发展水平不但反映了国家工业水平的高低,也将影响国家工业的发展和盛衰。本文简要分析了工业机器人关键技术发展趋势和工业机器人的产业应用,希望能为读者构建工业机器人产业发展现况的基础认识。

关键词：工业机器人,关键技术,产业应用

参考文献

[1]李团结.机器人技术[M].北京:电子工业出版社,2009:16~17

[2]上海发那科公司.应用方案[EB/OL].[2016-6-1].http://www.shanghai-fanuc.com.cn/

[3]工信部,国家发改委,财政部.机器人产业发展规划(2016~2020年)[R].2016,3:1~3

[4]骆敏舟,工业机器人的技术发展及其应用[J].机械制造与自动化,2015,44(1):1

工业机器人的关键技术及应用趋势 篇3

机器人控制技术

机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因素。工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点。

关键技术包括：

（1）开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，分为机器人控制器（RC），运动控制器（MC），光电隔离I/O控制板、传感器处理板和编程示教盒等。机器人控制器（RC）和编程示教盒通过串口/CAN总线进行通讯。机器人控制器（RC）的主计算机完成机器人的运动规划、插补和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完成信息的显示和按键的输入。

（2）模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作共同实现该层次所提供的功能。

（3）机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。

（4）网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断和管理。

移动机器人（AGV）

移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动装配平台）；同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。

国际物流技术发展的新趋势之一，而移动机器人是其中的核心技术和设备，是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动存取的高架箱储、作业和搬运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩短物流流程，降低物料损耗，减少占地面积，降低建设投资等的高新技术和装备。

点焊机器人

焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。

点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。

随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。

弧焊机器人

弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公司主要从事弧焊机器人成套装备的生产，根据各类项目的不同需求，自行生产成套装备中的机器人单元产品，也可向大型工业机器人企业采购并组成各类弧焊机器人成套装备。在该领域，本公司与国际大型工业机器人生产企业既是竞争亦是合作关系。

关键技术包括：

（1）弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速动态响应，并可实现免维护功能。

（2）协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。

（3）精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。

激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。

关键技术包括：

（1）激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在增大作业范围的同时，保证机器人精度；

（2）机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，精度高等要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法，完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。

（3）高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术相结合，实现了机器人高精度在线测量。

（4）激光加工机器人专用语言实现技术：根据激光加工及机器人作业特点，完成激光加工机器人专用语言。

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（5）网络通讯和离线编程技术：具有串口、CAN等网络通讯功能，实现对机器人生产线的监控和管理；并实现上位机对机器人的离线编程控制。

真空机器人

真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强，其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查，归属于禁运产品目录，真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。

关键技术包括：

（1）真空机器人新构型设计技术：通过结构分析和优化设计，避开国际专利，设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求；

（2）大间隙真空直驱电机技术：涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。

（3）真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法，减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。

（4）动态轨迹修正技术：通过传感器信息和机器人运动信息的融合，检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移，通过动态修正运动轨迹，保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。

（5）符合SEMI标准的真空机器人语言：根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准，完成真空机器人专用语言。

（6）可靠性系统工程技术：在IC制造中，设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求，对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制，提高机械手各个部件的可靠性，从而保证机械手满足IC制造的高要求。

洁净机器人

洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。

关键技术包括：

（1）洁净润滑技术：通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂，实现对环境无颗粒污染，满足洁净要求。

（2）高速平稳控制技术：通过轨迹优化和提高关节伺服性能，实现洁净搬运的平稳性。

（3）控制器的小型化技术：根据洁净室建造和运营成本高，通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。

（4）晶圆检测技术：通过光学传感器，能够通过机器人的扫描，获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。

工业机器人在纺织行业应用的意义 篇4

进入21世纪以来，很多传统行业都面临了前所未有的挑战，像纺织行业等人力集中的传统行业的发展也是举步为艰，急需找到一条可以持续发展的道路。

工业机器人的应用无疑为纺织行业由传统的批量生产向更加能满足人们个性化需求的小批量生产和按单生产提供了一种新的可能性。机器换人也成为了包括纺织等传统行业在内的一种新的发展趋势.“机器换人”一方面能够解决用工缺乏，缓解劳动力成本持续上涨带来的压力，尤其对纺织服装产业来说，以机器弥补人力的不足更为主要；另一方面，以智能装备提高生产效率，可以降低单位时间内的成本，从而增大盈利空间。当前，国内先进纺织企业每万锭环锭纺用工已在40~50人之间，一般环锭纺企业也从原来万锭用工150人减少到100人以下。专家预测，未来5~10年时间，“机器换人”的需求趋势将更加明显。

业内专家认为，眼下在纺织服装生产过程中，生产与工艺的优化不足，尤其是生产数据与工艺优化关联缺失，企业信息化的协同与集成应用水平偏低。通过“机器换人”提高产业管控一体化应用程度，尽早尽快地提升产业的信息化技术水平，对于产业升级至关重要。

工业机器人应用及发展 篇5

近日，中国军事研究院研究员孙柏林预计，我国工业机器人市场需求量年幅率至少为30%，2015年中国将会有一到两家工业机器人自主品牌企业发展成熟。

孙柏林最近在北京仪器仪表展会上表示，工业机器人成为先进制造业中重要的装备与手段，机器人工作站尤其是机器人自动化生产线的出现，大幅增加企业的竞争力，为用户带来明显的效益。如果我国工业机器人自主品牌发展的好，那么将在2015年会有一到两家工业机器人自主品牌企业成熟起来，到2020年我国工业机器人产业将形成一定的竞争力。

近些年来，我国机器人市场发展迅速，需求量增长速度为30%，预计到2014年，我国将成为全世界第一大的机器人需求市场。随着工业机器人的智能化水平不断提升，其发展方向将变得更加宽广，应用范围也将更加广泛，它的标准化、模块化、网络化与智能化的程度将更深，功能也将越来越强大，向着成套技术与装备的方向发展，它的发展方向必将是绿色化与智能化。

机器人产品的新发展趋势为：更加安全可靠、更加柔性自如、机器人具有灵敏视觉、更易操作使用、更快的反应速度、更高的精度、更小的体积、也更绿色与节能。工业机器人应用快速普及之后，可能会出现一些市场发展情况。

1、促进产业转型升级，冲击劳动力市场

首先，工业机器人对于中国产业的转型升级将会带来系统性影响。

第一，中国工业机器人的应用是要素禀赋结构变化的结果。在经济持续增长和资本不断积累的同时，劳动力供给逐渐减少，人口红利逐渐耗尽，加之劳资矛盾升级，劳动力成本快速上涨，使得中国的要素禀赋结构正在发生转变。作为对资本深化的回应，使用工业机器人代替劳动力逐渐符合中国新的比较优势。通过工业机器人的使用提高劳动生产效率，将有效带动传统产业的改造与升级。

第二，工业机器人的使用推动支柱产业的发展升级。工业机器人的使用具有明显的产业特征，不同产业中工业机器人密度(台/万工人)差别非常大。从国际经验看，工业机器人应用最多的是汽车产业，其次为电器电子产业。根据我们对汽车产业的调研经验，外资品牌和自主品牌的生产车间存在明显的差异：前者大部分工序由成套的工业机器人完成，仅有少数工序有工人参与，机器人密度比较高；后者则保有大量的生产工人，工业机器人使用较少，机器人密度非常低。产业的工业机器人密度与生产效率、产品质量和性能呈正相关，是产业高端化的重要指标。因此，通过提高应用工业机器人的密度以提高制成品的性价比，是提升支柱产业发展质量和竞争力的重要路径。

第三，工业机器人产业的发展带动中国产业升级。工业机器人产业本身属于高端装备制造业，其自身成长就能推动高端装备制造业发展。因此，工业机器人的广泛应用将创造出市场需求，进而带动自身产业的成长，推动制造业朝着数字化、智能化的方向升级。中国特定的产业结构将产生与之相适应的工业机器人需求结构，为本土工业机器人产业发展创造市场机遇。工业机器人还是典型的复杂性产品，集成了诸多先进技术和核心零部件。它的发展有助于带动多项基础技术的突破和系统集成能力的提升。

第四，发展智能工业机器人促进第三次工业革命的到来和发展。第三次工业革命是制造业从自动化转变为数字化的变革，先进的制造技术将对大规模流水线和柔性制造系统进行改造，对国家间竞争优势的重塑、二三产业关系、世界经济地理和国家间利益分配机制产生深远影响。而引领第三次工业革命的是数字制造、人工智能、工业机器人等制造技术的创新和应用，智能工业机器人是制造业实现数字化、智能化和信息化的重要载体。

其次，机器人的快速发展必然给中国劳动力市场带来强烈冲击。

第一，生产线上引入工业机器人确实替代了人力劳动，但是不能静态地将此归纳为“机器吃人”。从历史角度看，更多、更具效率的机器的使用，不仅极大地释放了生产力，而且增加了生产的迂回性，衍生出了数目众多的新产业，相应地创造了新的就业岗位。工业机器人的应用同样如此：在减少生产线劳动力数量的同时，也创造出了其他的用工需求。因此，劳动力需求减少和就业创造如同一枚硬币的两面。就中国而言，工业机器人的引入本身，就是企业对劳动力不再无限供给做出的适应性反应，并不一定会造成严重失业。

第二，影响就业结构。引入工业机器人后，制造业的生产流程和管理方式也将随之进行适应性调整。制造业企业中的一线低技能工人，甚至是部分熟练工将被工业机器人替代，而调试、维护和控制工业机器人的技术性岗位将会相对增加。在产业层面上，随着产业的高端化，特别是高端制造业的发展，将会增加知识型员工的需求，也会相应地带动生产性服务业从业人员的增加。换言之，工业机器人的引入将使就业结构高端化。长远来看，未来智能工业机器人还将对人才提出更高的要求。

2、倒逼中国经济转型

工业机器人应用及发展 篇6

最近几年随着汽车业的快速发展,国内汽车企业对工业机器人的需求量有了很大的增长。这也促成了许多技术比较先进的国外机器人生产厂家纷纷而来,抢占这方面的市场。其中像日本的川崎、FANUC、MOTOMAN,欧洲的ABB、KUKA、COMAU等在国内汽车企业中占有了大多的市场份额。我国的工业机器人技术及产业经过“七五”、“八五”、“九五”机器人技术国家攻关和863高技术发展计划的重点支持下,已经取得了令人瞩目的成绩。但目前国产工业机器人在汽车行业内的占有量仍然是微乎其微。由奇瑞公司机器人项目组承担的国家863计划165KG工业点焊机器人项目,已经实现了具有自主知识产权的工业点焊机器人在车身件焊接工艺上的成功应用,并且针对该种机器人产品初步开发了离线编程软件。本文就其开发过程及技术关键进行了较为全面的论述,与其他一些较为先进的机器人离线编程软件做了比较分析,叙述了诸多方面的差距,并对今后的发展方向做了较为具体的展望。

目前在机器人离线编程软件中,在汽车领域应用比较广泛和成熟的商业软件有德国西门子公司的RobCAD, 达索公司的DELMIA 等。另外KUKA、COMAU、ABB、FUNUC、MOTOMAN等专业机器人生产厂家都有自己一套较为成熟的机器人离线编程软件供顾客使用。奇瑞公司机器人项目组在这方面也取得了一定的进展,目前开发的QH165点焊机器人离线编程软件具备了在软件环境中对机器人工位的布局、机器人的快速示教、生产过程仿真、生产过程数据存储、实际机器人程序及数据的生成等功能。目前该软件在奇瑞公司焊接车间的若干工位得到了成功的应用,已经初现其使用价值。

1QH165点焊机器人系统简介

QH165点焊机器人是标准的串联型六自由度关节机器人,其控制方案为工控机加板卡系统控制方案。采用由上位PC机、可编程多轴运动控制卡、伺服驱动器、交流伺服电动机组成的硬件平台(如图1所示),通过上下位软件实现各种运动控制功能。这种控制方式采用主、从两级处理器实现系统的全部控制功能,主CPU实现管理、系统自诊断等;从CPU实现轨迹规划等所有关节的动作控制。

人机交互上位机程序界面参考FANUC、ABB、KUKA和Comau等机器人的操作界面程序设计。按四个功能模块进行设计,其中包括:程序——进入程序选择界面,实现程序(进入程序选择界面,实现程序选择、新建、重新命名、复制、删除、修改和程序内容编辑等功能);数据——寄存器显示界面,在此界面下进行数据的修改、复制、删除、添加和示教等功能;I/O——输入输出设置界面,进行板卡设置、变量设置、端口功能和变量操作等;设置——此界面进行密码设置、坐标系设置、关节角度限制、语言切换、用户设置、报警设置、手动(在此界面对机器人进行手动操作)。融合上述四个功能模块,组成机器人软件系统,实现点焊机器人的示教、编程和编辑等功能。

QH165离线编程软件的开发是根据以上机器人的开发方案来做的,目标是使其软件界面与上位机程序保持一致,这样可以用于对操作工的培训,图2显示了在软件中使用示教盒进行机器人操作。机器人三维数模也是由前期设计的数据模型经过格式的转换,通过3D仿真技术实现在PC平台上的绘制,可以增强对操作实际机器人的感性认识。

2离线编程软件框架组成

2.1数据模型处理模块

随着高速图形处理卡的性能不断增强,各种3D模型绘制技术的发展,一些大的三维建模软件的广泛应用,功能的不断强大,使得对数据量大、造型复杂的数据模型的绘制工作变得得心应手。使用广泛的商业化三维建模软件输出的数据文件大都包含一些比较常见的格式,例如.igs、.dxf、.obj、.3DS、.STL等,方便了不同软件用户之间的数据交流。本系统中数据模型处理模块主要用于读取三维模型数据,显示在软件窗口中。本软件是在Visual C++ 6.0开发平台上,采用OpenGL图形绘制引擎以及WTK虚拟环境开发包工具,在虚拟环境中建模、根据计算的位置驱动模型仿真运动。环境中的坐标系统共分成两层,一个是世界坐标系,一个是设备坐标系,环境中各机器人在自身的机器人基础坐标系下计算运动,同时含有自身在世界坐标系下的坐标位置,同样各夹具,其他设备也都有自身的坐标系,各设备之间的位置关系通过在世界坐标系和自身坐标系的累积计算进行位置信息的计算。

2.2机器人运动模块

机器人六个关节的仿真运动是软件的核心和关键部分,如何能使虚拟机器人样机更加准确地反映实际的机器人运动成为仿真运动的主要目标。QH165点焊机器人具有在直角、关节、工具三个坐标系的运动功能,同样在仿真软件中相应地通过操作虚拟软件示教盒可以在软件环境中根据机器人位置姿态,在三种坐标系下计算出机器人各关节的转角,使模型按照计算的结果进行运动,从而达到与现场机器人运动的统一。利用机器人运动学分析中的正解、逆解完成了机器人关节位置及姿态角的计算。

用齐次坐标变换矩阵来表示机器人的正解运算如下:

TT0=1T02T13T24T3 5T4 6T5 TT6

已知末端的位姿,求得各个关节的转角就是机器人的逆解。本文采用几何法进行求解,过程如下:通过T系和变换TT6,可以求得腕部关节处6T0的变换矩阵。6T0 = TT0 ( TT6)-1。利用这个关系可以进行逆解求解。经过从直角、工具坐标系的求逆可以快速计算出各轴关节角度,从而实现了在空间中的沿直线、曲线等其他形状轨迹的运动。

根据示教盒操作、逆解计算得来的机器人六个关节的角度被实时的传递到软件环境中,虚拟机器人根据数值按照指定的速度进行运动,图3是软件环境中机器人模型运动仿真流程图。

2.3软件文件模块

本系统的文件模块包括以下部分:

机器人程序文件 运动指令、逻辑命令、焊接指令,以及位置信息(点坐标、姿态角度),工艺参数(速度,焊接参数)等,这部分文件(焊接程序、参数等)保持了和实际机器人文件系统的一致,从而可使在离线仿真软件中生成的程序可以直接拷贝在机器人控制机上进行实际机器人的操作。

环境数据文件 包含了各设备的模型文件地址,机器人、夹具、修模器、电控柜等的位置信息,各相关任务的信息。这些文件数据在打开每个项目文件时用于摆放每个设备的位置。

数据模型文件 本系统中在OBJECT文件夹内保存了所有设备的数据模型文件,用于在绘制模型时的读取。

仿真数据文件 用于保存在工位仿真中生成的数据,便于对工位的执行进行分析。

2.4相关环境设备模块

该模块主要负责夹具等设备的运动控制,运动原理与机器人相同。不过组成结构较为复杂。夹具通常由固定组件(基座、导轨、支架等)和活动部分(夹爪、气缸、滑动基础等)组成。通过WTK创建夹具等运动设备的树形结构(如图4所示),同样夹具具有基本的两层坐标系统,当与机器人等其他设备需要进行相互关联时必须采用世界坐标系位置,内部运动逻辑判断时采用自身运动坐标系数值。这样就实现了机器人与夹具的动作触发及各自的运动。

2.5仿真统计模块

在工位仿真过程中,需要对机器人的动作及生产过程进行实时的统计数据,包括生产数量、生产效率,生产时间,辅助时间和机器人运动速度的统计等。由于随着显示图形数据量的增大,硬件屏幕所显示的帧频率就会相应的变低,这里在仿真环境中以图像显示帧频率(每一帧对应于现实世界的单位时间量)来表示显示速度,经过与现实时间的匹配,在环境中可以显示出机器人工位运动实际所需要的时间。在仿真过程中需要统计机器人生产时间、生产量、辅助时间等一些基本的统计数据,并把数据保存到报表文件中。

2.6任务模块

任务模块用于协调机器人与夹具的动作顺序。每个机器人和夹具都需要得到使能信号来触发动作,从而使机器人工位仿真按照实际的工艺顺序进行。任务模块保存了所有的任务信息,以及各任务的执行顺序和逻辑关系。

3离线编程软件的应用

奇瑞公司为了提高制造的自动化水平目前采用的机器人数量与日俱增。目前已经在若干工位采用QH165点焊机器人进行生产。在项目的前期,需要协调机器人与夹具、焊钳的匹配,使得能满足工位的生产。夹具和焊钳厂家在设计前期需提供数据模型,在离线编程软件中进行工位的仿真模拟,评估可行性。借助离线编程技术,可以使整个项目的各个环节得以并行开展。

总结起来离线编程软件可以实现如下功能:机器人选型和场地布置;焊钳选型与焊点可达性验证;路径优化;干涉区设置;编写机器人程序;预测节拍;在线应用;培训软件。操作工可以在软件环境中学习机器人操作,避免发生碰撞和不必要的时间、功能损耗(如图5、图6所示)。

4结语

本软件系统已经基本实现了机器人工位的布局、示教、仿真、统计等功能,并且将整个工位文件保存成档,可以在下次使用时打开,机器人示教过程可以通过鼠标在工件上找点,机器人到达焊点并保存位置,姿态数据。功能方面汇集了诸多软件的功能。但与其他专业厂家的同类产品相比还存在很大的差距,使用不方便,文件系统还不够完善,功能覆盖面大但并不是很强大,软件界面不够美观等缺陷,例如今后的重点工作依旧以缩小与其他软件的差距为目标,不断优化软件增强功能。

参考文献

[1]赵臣,王刚.我国工业机器人产业[J].机器人技术与应用,2009(2).

[2]首钢莫托曼机器人有限公司.离线编程技术在机器人点焊中的应用[M/OL].佳工网.

[3]佚名.机器人焊接系统离线编程实例研究[R/OL].万方数据.

工业机器人应用及发展 篇7

关键词：我国工业；机器人；现状与发展

一、工业机器人概念

工业机器人是通过编程或示教方式实现自动化，同时具备拟人形态及功能，在企业生产加工过程中通过自动控制执行操作作业的机械装置。工业机器人主要由本体、伺服电机、减速器、控制器、传感器等核心零部件构成，操作系统包括伺服控制系统、控制系统、视觉系统等，具备在高危环境下生产效率高、稳定性强、精度高等特点。工业机器人按照结构可以分为四类：直角坐标机器人、圆柱坐标机器人、球坐标机器人和多关节机器人，其中多关节机器人是运用最为广泛的机器人，具备精度高、灵活性强等优势。

机器人产业链主要包括核心零部件生产、机器人本体制造、系统集成以及行业应用四大环节。公司主要从事的是工业机器人的系统集成领域。现阶段，工业机器人已广泛应用于汽车、电子、金属和机械等领域，机器人替代人工生产是未来制造业重要的发展趋势，是实现智能制造的基础，也是未来实现工业自动化、数字化、智能化的保障。

二、全球工业机器人行业规模

根据IFR的数据，2008年全球工业机器人销量仅为11.3万台，2014年全球工业机器人销量同比增长26.40%，达到22.5万台，销售额增至95亿美元，达到历史高峰。在2008到2014年间，全球工业机器人销量的年均复合增长率达到12.16%。据IFR预测，未来全球工业机器人销量将保持年均12%的复合增长率，至2017年将达到28.8万台。根据IFR统计，全球工业机器人的两大应用领域是汽车产业和电子产业。汽车产业是全球范围内的工业机器人的主要消费端，近三年，应用于汽车行业的工业机器人数量步步攀升，其市场份额在2013年达到了40%。电子应用工业机器人的数量经历2012年的下降后，在2013年迎来反弹，市场份额达到20%。

三、我国工业机器人行业规模

我国工业机器人研发始于20世纪70年代，1985年后列入国家有关计划，发展开始加速。我国近几年工业机器人自动化生产线的不断出现为终端用户带来显著效益。目前国内装备制造业正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，这也将加速我国工业机器人的生产、研发和升级。

我国工业机器人的销量从2008年的7，879台跃升至2014年的56，000台，实现了指数式的增长，其中2014年的销量同比增长率约为53%，增速较2013年翻了一番。如下图所示，在2008到2014年间，我国工业机器人销量的年均复合增长率达到38.60%。IFR预测，2017年我国工业机器人销售量将达到10万台左右，约占全球市场份额的35%。

产业政策的推动和市场需求的上升使我国机器人市场持续升温，国内机器人产业发展逐渐起步，众多国内企业逐步涉水工业机器人，国产机器人销量逐年攀升，产品类型不断丰富；外资企业愈发重视中国市场，纷纷在国内建设生产基地，拓展服务平台，抢占市场份额。根据中国工业机器人产业联盟《2015年中国工业机器人市场报告》，从我国2014年度工业机器人市场的销售量来看，国外企业在我国销售的工业机器人占据我国市场的主要份额，达到71%，全年销量超过4万台，而国产机器人销售量占据市场的29%。从增速来看，2014年国外企业在华销售工业机器人较上年增长47%，略小于国产工业机器人增长速度。在行业应用方面，国外品牌在华销售的工业机器人近半数集中在汽车制造行业。而国产机器人的主要应用行业依次是电子产品制造业、金属制造业和汽车制造业，三者共占据国产工业机器人销量的74.6%。从我国工业机器人市场整体看，终端消费市场主要由汽车行业、电子产品制造领域、金属制造业、塑料及化工用品制造业和食品制造业组成。

四、我国工业机器人行业发展趋势

虽然我国工业机器人保有量约占全球总量的10%，但我国目前的机器人密度距离世界发达国家还有很大差距。根据IFR发布的数据，2014年世界前五大机器人供应国中，我国的机器人密度显著低于韩国、日本、德国、美国等国家，机器人的渗透率还处于较低水平，该比例也低于机器人密度的全球平均值62台/万人。以我国汽车工业为代表的下游工业自动化和智能化的升级将再次扩大工业机器人的市场需求，与之相关的工业机器人系统集成领域的市场规模也将逐步扩大。

我国工业机器人已在产业化的道路上迈开步伐。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线和工程项目、相关产品的年产销额已近5亿元。现有机器人研究开发和应用工程单位200多家，其中从事工业机器人研究和应用的有75家，共开发生产各类工业机器人约3000多台，90%以上用于生产，引进工业机器人做应用工程的约1000多台。

参考文献：

[1] 梁一新，刘凯.促进我国工业机器人产业化的战略思考[J].现代产业经济，2013：28-33

工业机器人读书报告 篇8

今天刚好没什么事，于是就应老师的要求把我们《工业机器人》这本书老师让我们自己课后看的第二章认真看了一遍。

《工业机器人》第二章讲的是工业机器人机械系统的设计。这本书主要是从以下6个方面来讲的：1.工业机器人总体设计；2.驱动机构；3.机身和臂部设计；4.腕部设计；5.手部设计；6.行走机构设计。

在2.1中，书中主要给我们讲了一下工业机器人的总体设计思路。机器人总体设计一般分为系统分析和技术设计两大步骤。其中系统分析主要分为以下几步：1.根据使用场合，确定机器人的目的和任务；2.分析机器人所在系统的工作环境，包括机器人与已有设备的兼容性；3.分析系统的工作要求，确定机器人的基本功能和方案，准备做技术设计；4.进行必要的调查研究，搜集国内外的有关资料，进行综合分析，找出可供借鉴之处，以及别人的经验教训。技术设计主要有以下几个过程：1.确定机器人的基本参数（自由度数目、工作范围、承载能力、运动速度、定位精度等）；2.确定机器人的运动形式；3.拟定检测传感系统框图；4.确定控制系统总体方案，绘制框图；5.机械结构设计。

在2.2中，书中给我讲了一下机器人的驱动机构。首先它给我们分析了一下液压、气压和电气这三种驱动方式的优缺点，其中液压驱动的优点是：1.体积小，可以获得较大的推力和转矩；2.介质的可压缩性小，系统工作稳定可靠，精度高；3.容易实现对力、速度、方向的自动控制；4.油液介质使系统具有防锈蚀和自润滑性能。缺点是：1.油液的黏度受温度影响，影响工作性能；2.液体泄漏难以克服，要求液压元件制造精度高；3.需要提供相应的供油系统和严格的滤油装置。气压驱动的优点是：1.压缩空气黏度小，容易达到高速（1m/s)；2.工厂一般都自有空气压缩机站，可提供压缩空气，不必再额外的添加动力设备，而且空气介质对环境无污染，使用安全；3.气动元件工作压力低，因此制造要求也低一些，价格低廉；4.空气具有压缩性，是系统能够实现过载自动保护。缺点是：1.压缩空气一般为0.4~0.6Mpa，要想获得较大的压力，结构就要增大；2.空气具有压缩性，工作平稳性差，速度控制困难，要实现准确的位置控制更困难；3.压缩空气排水比较麻烦；4.排气造成噪音污染。电气驱动的特点是：1.步进电机：多为开环控制，简单，功率较小，多用于低精度、小功率的机器人；2.直流伺服电机：易于控制，有较理想的机械特性，但其电刷易磨损，易形成火花；3.交流伺服电机：结构简单，运行可靠，可以频繁的启动、制动。交流伺服电机和直流伺服电机相比：没有电刷等易磨损部件，外形尺寸小，能在重载下高速运行，加速性能好，能实现动态控制和平滑运动，但控制较复杂。其次它把驱动机构分为了直线驱动机构和旋转驱动机构，然后分别深入地给我们讲解了这两种机构。其中直线驱动可以直接由气缸或液压缸和活塞产生，也可以采用齿轮齿条、丝杠、螺母等传动元件由旋转运动转换而得到。旋转驱动主要有齿轮链驱动、同步带传动装置驱动、谐波齿轮驱动、摆线针轮传动减速器驱动。

在2.3中，书中主要给我们介绍了一下机身和臂部设计，这一节主要是从三方面来给我们讲的：首先是给我们介绍了一下机身设计过程，书中给我们介绍了几种机身的典型机构，并给我们讲了一下机身驱动力和力矩的计算，还给我们列举了一些设计机身时要注意的问题；其次给我们讲了一下机器人的臂部设计，它是先给我们介绍了一下臂部设计的基本要求，再给我们介绍了一些手臂的常用机构；最后还给我们举了一个MOTOMAN SV3机器人的机身与臂部的例子。机身设计要注意以下问题：1.要有足够的刚度和稳定性；2.运动要灵活，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象，一般要有导向装置；3.结构布置要合理。通常工业机器人的机身具有具有回转、升降、回转与升降、回转与俯仰、回转与升降及俯仰等5种运动方式，采用哪一种方式由工业机器人的总体设计来确定。机身驱动力和力矩的计算主要分为三种：1.垂直升降运动的驱动力的计算：作垂直运动时，除克服摩擦力之外，还要克服机身自身运动部件的重力和其承受的手臂、手腕、手部、工件等总重力以及升降运动的全部部件的惯性力，因此其驱动力的计算如下：

；2.回转运动的驱动力矩的计算：作回转运动时，驱动力矩只包括两项：回转部件的摩擦总力矩；机身自身运动部件和其携带的手臂、手腕、手部、工件等总惯性力矩，因此，其驱动力矩计算方法为：中，其

。3.升降立柱下降过程不卡死的条件计算偏重力矩是指臂部全部零部件与工件的总重量对机身立柱轴的静力矩。当手臂在最大行程位置时，偏重力矩最大，因此，偏重力矩按悬伸最大行程，最大抓重时进行计算。手臂在总重量G的作用下，产生偏重力矩，导致立柱倾斜。如果偏重力矩过大，并且导套设计不合理（导套长度不够），立柱在导套中有卡住现象，这时，机身的升降驱动力必须增大，相应驱动及传动装置结构就庞大。如果机身下降靠重力的话，则可能立柱被卡死在导套内而不能作下降运动，这就是自锁。因此必须根据偏重力矩的大小决定立柱导套的长度。要使立柱在导套内自由下降，则臂部总重量必须大于导套与立柱之间的摩擦力，这就是升降立柱靠自重下降而不卡死的条件：在2.4中，书中给我们讲的是机器人的腕部设计。这一节主要是从腕部的作用于自由度和机器人的手腕分类这两个方面给我们讲解

了一下，并给我们举了一个MOTOMAN SV3机器人的手腕机构的例子，还给我们分析了一下六自由度关节型机器人的关节布置与机构特点。工业机器人的腕部是连接手部和臂部的部件，起支承手部的作用，手腕上的自由度主要是使手部（末端操作器）达到目标位置和处于期望的姿态。为了使手部能处于空间任意方向，要求腕部能实现对空间三个坐标轴X、Y、Z的转动，即具有翻转、俯仰、偏转三个自由度，如下图所示。一般将手腕的翻转称为Roll，用R表示；将手腕的俯仰称为Pitch，用P表示；将手腕的偏转称为Yaw，用Y表示，图（d）所示的手腕即可实现RPY运动。机器人的手腕分类主要有以下两种方法：1.按自由度数目来分类：可分为单自由度手腕、两自由度手腕、三自由度手腕。2.按驱动方式分类：可分为直接驱动手腕、远距离传动手腕。在2.5这一节，书中主要是从机器人手部的特点和手部的分类这两个方面给我们着重介绍了一下机器人的手部设计。工业机器人的手部也称末端操作器，是装在工业机器人手腕上直接抓握工件或执行作业的部件。工业机器人手部的特点有：1.手部与手腕相连处可拆卸。手部与手腕有机械接口，也可能有电、气、液接头，当作业对象不同时，可以方便地拆除和更换手部；2.手部是工业机器人末端操作器，它可以是像人手那样具有手指，也可以不具备手指，直接就是进行专业作业的工具。3.手部的通用性比较差，手部属于专用的装置，一只手爪往往只能抓握一种或几种在形状、尺寸、重量等方面近似的工件；一种工具只能执行一种作业任务；4.手部是一个独立的部件。手部的分类主要有以下几种方法：1.按用途分类：可分为手爪、工具。2.按夹持原理分类：可分为机械类、磁力类、真空类。3.按手指或洗盘数目分类：可分为两指手爪、多指手爪。4.按智能化分类：可分为普通手爪、智能手爪。

2.6这一节，书中主要给我们着重介绍了一下车轮式行走机构和履带式行走机构、步行机构，并简单介绍了一下其他行走机构。机器人可分为固定机器人和行走机器人，一般的工业机器人都是固定式的，随着科学技术的发展，行走机器人的应用也越来越多。行走机构是行走机器人的重要执行部件，它由行走的驱动装置、传动机构、位置检测元件、传感器、电缆以及管路组成。一方面它支承机器人的机身、臂部、腕部。手部、工件，另一方面还根据工作任务的要求，带动机器人实现在广阔的空间内运动。行走机构按其行走运动轨迹可分为固定轨迹式和无固定轨迹式。固定轨迹式行走机构主要用于工业机器人，无固定轨迹式主要有轮式、履带式、步行式。