看圖輕鬆掌握工業機器人關鍵知識點!

工業機器人

是先進製造業升級中的重要裝備，也是衡量一個國家制造業科技水平的重要標誌。以工業機器人為主體的機器人產業，是破解我國產業成本上升、環境制約問題的重要途徑。

點選載入圖片

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是依靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程式執行，現代工業機器人還可以根據人工智慧技術制定的原則綱領執行任務。

點選載入圖片

最早符合ISO標準的工業機器人是由比爾•格里菲斯•泰勒在1937年製作完成，並於1938年3月發表在Meccano雜誌上。這種類似起重機的工業機器人全部使用Meccano零件製造，並由單個電動機提供動力，這款工業機器人可以按照預程式設計的方式堆疊木塊。

點選載入圖片

20世紀中期是工業機器人研發的關鍵時期，特別是在工業環境中，重複運動和舉升重物的工作使機器對人類幫助很大。大多數工業機器人用於對人類來說太髒太累或太危險的工作環境。

點選載入圖片

喬治·戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，並在1954年申請了專利（專利批准在1961年）。在1956年，戴沃爾和約瑟夫·恩蓋爾柏格基於戴沃爾原先的專利，合作建立了Unimation公司。1959年Unimation公司的第一臺工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。

點選載入圖片

▲喬治·戴沃爾

機器人技術是一個多學科領域，融合了機械、電子、計算機科學、控制、人工智慧、物理學和數學領域。工業機器人是由六個基本元件組成：動態單元、手臂末端機器、數字計算機控制器、執行器、輸入裝置和檢測器。

點選載入圖片

工業機器人執行器：執行器控制每個軸並保持運動方向。由於機器人需要處理各種元件的重量，因此它的運動變化很大。從機器人計算機發送有關運動方向的命令，並不斷檢查反饋，以確保運動部件遵循正確的路線。此過程需要高速裝置傳送命令，並以合理的速度讀取系統的運動。

點選載入圖片

數字計算機控制器：對於機器人來說，它控制著每個元件的正常執行。計算機控制器可以輸入和儲存各種程式，從而確定工作順序的連線和關係。

點選載入圖片

▲從雜物堆中分類取物的實驗室機器人

感測器：機器人使用感測器來識別和評估位置變化，樣式差異以及外部系統的阻礙或故障。

點選載入圖片

反饋系統：工業機器人的反饋裝置可以測量每個軸的位置，移動速度和加速度。軸必須將任何點設定為零作為參考點，以便可以實現相對線性的運動。

點選載入圖片

動態系統：包括工業機器人手臂在內的機器人系統的運動部分。動態系統的結構是透過連線許多旋轉或線性運動關節來實現的。

點選載入圖片

工業機器人關節提供的運動可以將機器人結構或機器人手臂放置在特定位置。下面列出了不同型別的關節配置。

點選載入圖片

▲ABB工業機器人完成了“芬達罐”挑戰

鉸接式配置：關節臂是最常見的機器人手臂，與人的手臂非常相似。通常是六軸機器，它們提供了冗餘，移動執行更加順暢。

點選載入圖片

▲鉸接式關節配置

鉸接式配置系統中有六個旋轉關節，每個旋轉關節放置在前一個關節上。它們具有多種配置到達工作包絡內的某個點或將裝置放置在任何位置的能力。

點選載入圖片

▲工業機器人繪畫

SCARA配置：該四軸臂主要用於執行組裝任務。它們體積雖小，但承載能力最大。

點選載入圖片

▲SCARA配置關節配置

SCARA配置的四軸臂是由基本旋轉、線性垂直運動和兩個旋轉運動組成。線性垂直運動是在同一垂直平面內，SCARA配置的四軸臂在垂直方向上非常剛性，並且還可以確保與水平面保持一致。

點選載入圖片

▲柳樹車庫機器人制作爆米花

笛卡爾配置：笛卡爾機器人是簡單的三軸機器人，僅包含三個主軸的線性驅動器。通常用於拾取和放置，搬運，碼垛，塑膠成型，組裝和機器維護。

並聯配置：新設計開發之一是並行或增量機器人配置，如下圖所示。

點選載入圖片

並聯機構可以定義為動平臺和定平臺透過至少兩個獨立的運動鏈相連線，機構具有兩個或兩個以上自由度，且以並聯方式驅動的一種閉環機構。

點選載入圖片

▲並聯工業機器人

工業機器人的典型應用包括焊接、刷漆、組裝、採集和放置（例如包裝、碼垛和 SMT）、產品檢測和測試等；所有工作的完成都具有高效性、永續性、速度和準確性。

點選載入圖片

為了更精確地執行工作任務，工業機器人通常包含機器視覺子系統作為其視覺感測器，連線到強大的電腦或控制器。對於現代工業機器人而言，人工智慧機器人已經成為日益重要的裝置。