工业机器人的构成和分类

工业机器人按照ISO 8373定义，它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，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。

——维基百科

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工业机器人的组成

机器人主要由三个基本部分组成:主体、驱动系统和控制系统。

主体——也就是底座和执行机构，包括手臂、手腕和手，有些机器人也有行走机构。大多数工业机器人有3-6个自由度，其中手腕通常有1-3个自由度。

驱动系统——包括动力装置和传动机构，其核心是减速器和伺服电机，用来使执行机构产生相应的动作；

控制系统——根据输入的程序，向驱动系统和执行机构发出指令信号，并对其进行控制。

工业机器人拆卸图

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工业机器人分类

关于工业机器人的分类，国际上没有统一的标准，但可以根据负载重量、控制方式、自由度、结构、应用领域等进行分类。

根据结构，分类如下:

按应用分类如下:

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工业机器人产业链

机器人产业链主要由机器人零部件制造商、机器人本体制造商、代理商、系统集成商和终端用户组成。本体是机器人产业链的核心。通常是本体企业设计本体，编写软件，通过代理商采购销售给系统集成商，系统集成商直接面对终端客户。一些本体企业和代理商也会担任系统集成商。

从区域来看，欧洲和日本牢牢占据工业机器人的世界，而日本和德国在工业机器人方面领先世界，这主要是因为他们的先发优势和技术沉淀。日本工业机器人关键零部件(减速器、伺服电机等)的研发存在较强的技术壁垒。).德国工业机器人在原材料、车身零部件、系统集成等方面都有一定优势。

从企业来看，ABB、FANUC、库卡、安川是工业机器人的四大家族，已经成为全球工业机器人的主要供应商，约占全球50%的市场份额。

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工业机器人的工作原理

机器人的工作原理是一个复杂的问题。简单来说，机器人的原理就是模仿人类的身体动作、思维模式和控制决策能力。从控制的角度来看，机器人可以通过以下四种方式来实现这一目标。

“示教再现”法:通过“示教盒”或“手握”的方式，教会机械手如何动作。控制器记忆示教过程，然后机器人根据记忆重复示教动作，如绘画机器人。

“可编程控制”模式:工作人员根据机器人的工作任务和运动轨迹，事先编制好控制程序，然后将控制程序输入到机器人的控制器中，启动控制程序，机器人就会按照程序一步步完成动作。如果任务发生变化，只需修改或重写控制程序，非常灵活方便。大多数工业机器人以前两种方式工作。

“遥控”模式:人们使用有线或无线遥控器来控制机器人在人难以到达或危险的地方完成某些任务。如防暴机器人、军用机器人、在核辐射和化学污染环境中工作的机器人等。

“自主控制”是机器人控制中最先进、最复杂的控制方式。它要求机器人具有在复杂的非结构化环境中识别环境和自主决策的能力，即具有人类的一些智能行为。

以一个六轴垂直多关节机器人为例(如下图所示)，通过机器人控制器及其控制系统，可以实现S轴摆动、L轴下臂倾斜、U轴上臂倾斜、R轴手臂摆动、B轴手腕俯仰和T轴手腕摆动，实现六轴的运动操作和配合。

如果采用集中控制系统，其控制原理如下图所示:

如果采用分散控制系统，其控制原理如下图所示:

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机器人制造商面临的一些问题

随着工业制造的不断产业升级和各种新技术的出现，机器人制造商在生产过程中也要考虑其终端用户的使用需求，比如一些工厂和生产线的升级。机器人厂商也需要适应市场的变化，做出相应的调整。