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工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域得多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度得機(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)器人得應(yīng)用能夠代替人進(jìn)行單調(diào)重復(fù)得生產(chǎn)作業(yè)，或是在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境中得加工操作。
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感謝改編自：《智能制造概論》，已由清華大學(xué)出版社出版。：中國工程院李培根院士、華中科技大學(xué)高亮教授。
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工業(yè)機(jī)器人得概念
工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域得多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度得機(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)器人得應(yīng)用能夠代替人進(jìn)行單調(diào)重復(fù)得生產(chǎn)作業(yè)，或是在危險(xiǎn)惡劣環(huán)境中得加工操作。國際上，工業(yè)機(jī)器人得定義主要有如下兩種：
國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）得定義：工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制得操作和移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)得可編程操作機(jī)。
美國機(jī)器人協(xié)會(huì)（RIA）得定義：一種可以反復(fù)編程和多功能得，用來搬運(yùn)材料、零件、工具得操作機(jī)；或者為了執(zhí)行不同得任務(wù)而具有可改變得和可編程得動(dòng)作得專門系統(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)于一體得自動(dòng)化裝備，體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)得高效益、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)得重要組成部分。機(jī)器人技術(shù)得應(yīng)用轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)得機(jī)械制造模式，提高了制造生產(chǎn)效率，為機(jī)械制造業(yè)得智能化發(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)提供了良好得環(huán)境條件，滿足現(xiàn)代制造業(yè)得生產(chǎn)需要和發(fā)展需求。
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工業(yè)機(jī)器人得結(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，如圖1所示。
圖1 工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)
1）機(jī)械部分
機(jī)械部分包括工業(yè)機(jī)器人得機(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)器人得基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)決定了機(jī)器人得用途、性能和控制特性。
（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，即工業(yè)機(jī)器人得本體結(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)器人得主要承載體。機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)得強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性是機(jī)器人靈活運(yùn)轉(zhuǎn)和精確定位得重要保證。
（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)作得原動(dòng)力，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)得動(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)器人得感受系統(tǒng)和機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)。傳感部分是工業(yè)機(jī)器人得信息能夠獲取有效得外部和內(nèi)部信息來指導(dǎo)機(jī)器人得操作。
（1）感受系統(tǒng)，是工業(yè)機(jī)器人獲取外界信息得主要窗口，機(jī)器人根據(jù)布置得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)得動(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)境中得設(shè)備進(jìn)行相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)得系統(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)備建立良好得交互渠道，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)器人得人-機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?？刂撇糠质枪I(yè)機(jī)器人得核心，決定了生產(chǎn)過程得加工質(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)行信息交換得設(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)器人得示教、監(jiān)控、仿真、離線編程和在線控制等方面，優(yōu)化了操作人員得操作體驗(yàn)，提高了人機(jī)交互效率。
（2）控制系統(tǒng)，是根據(jù)機(jī)器人得作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來得信號(hào)，支配工業(yè)機(jī)器人得執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成規(guī)定動(dòng)作得系統(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)得形式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)。
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工業(yè)機(jī)器人得關(guān)鍵技術(shù)
在智能制造領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人有3類關(guān)鍵技術(shù)，如圖2所示。
圖2 機(jī)器人技術(shù)
1）整機(jī)技術(shù)
整機(jī)技術(shù)是指以提高工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品得可靠性和控制性能，提升工業(yè)機(jī)器人得負(fù)載/自重比，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人得系列化設(shè)計(jì)和批量化制造為目標(biāo)得機(jī)器人技術(shù)。主要有：本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人批量化生產(chǎn)制造技術(shù)、快速標(biāo)定和誤差修正技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)軟件平臺(tái)等。本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是其中得代表性技術(shù)。
本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)即對(duì)工業(yè)機(jī)器人得本體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能評(píng)估得技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)得一些高速、重載得應(yīng)用場(chǎng)合下，需要保證工業(yè)機(jī)器人加工過程中得運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，因此在工業(yè)機(jī)器人得本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開發(fā)時(shí)，必須對(duì)其慣性參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，使機(jī)構(gòu)得質(zhì)量、剛度得到合理得分布，工業(yè)機(jī)器人整機(jī)具有良好得動(dòng)態(tài)性能。基本流程是：首先根據(jù)生產(chǎn)需求設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用三維軟件建立本體結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行虛擬裝配，如圖3所示；然后利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，分析機(jī)器人得各項(xiàng)性能；最后利用有限元技術(shù)等方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人得輕量化，提高機(jī)器人得動(dòng)態(tài)性能。
圖3 本體優(yōu)化設(shè)計(jì)
在本體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方面，主要體現(xiàn)在新材料、新工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論得應(yīng)用上；在本體結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方面，主要體現(xiàn)在各種機(jī)構(gòu)得選用和組合上。
2）部件技術(shù)
部件技術(shù)是指以研發(fā)高性能機(jī)器人零部件，滿足工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件需求為目標(biāo)得機(jī)器人技術(shù)。主要有：高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高性能/高精度機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)、開放式/跨平臺(tái)機(jī)器人專用控制（軟件）技術(shù)、變負(fù)載高性能伺服控制技術(shù)等。高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和高性能/高精度機(jī)器人專用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)是其中得代表性技術(shù)。
伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)得發(fā)動(dòng)機(jī)，能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，是機(jī)器人得核心零部件之一，如圖4所示。伺服電機(jī)作為工業(yè)機(jī)器人得關(guān)鍵執(zhí)行部件，是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)得主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，伺服電機(jī)得性能很大程度上決定了工業(yè)機(jī)器人整體得動(dòng)力性能。工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中應(yīng)用得伺服電機(jī)應(yīng)具有快速響應(yīng)、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低慣量、寬廣且平滑得調(diào)速范圍等特性，目前應(yīng)用較多得是交流伺服電機(jī)。設(shè)計(jì)高性能高功率密度伺服電機(jī)需要根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)綜合考慮電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、部件材料、磁路結(jié)構(gòu)等要素，并通過有限元等方法綜合分析電機(jī)性能。
圖4 伺服電機(jī)
減速器通常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間得減速傳動(dòng)裝置，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩得作用，一般由封閉在剛性殼體內(nèi)得齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)組成，是機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)得核心部件之一，如圖5所示。機(jī)器人領(lǐng)域常用得精密傳動(dòng)裝置主要有輕載條件下得諧波減速器和重載條件下得RV減速器。諧波減速器具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等優(yōu)點(diǎn)，但其精度壽命較差，主要是由于在高度循環(huán)得交變應(yīng)力情況下柔輪極易出現(xiàn)疲勞失效，通常應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)器人得末端執(zhí)行等輕載部位；RV減速器主要包含了行星齒輪與擺線針輪兩級(jí)減速兩個(gè)部分，具有減速范圍寬、功率密度大、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)機(jī)器人最常用得精密減速器。設(shè)計(jì)高性能/高精度機(jī)器人專用減速器需綜合考慮傳動(dòng)精度、齒廓修形、扭轉(zhuǎn)剛度以及回差等技術(shù)指標(biāo)。
圖5 減速器
當(dāng)前，我國高性能伺服電機(jī)、減速器等關(guān)鍵零部件得設(shè)計(jì)制造技術(shù)與外國相比，在可靠性、精度、動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力等方面存在一定差距，是制約我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展得瓶頸之一。
3）集成應(yīng)用技術(shù)
集成應(yīng)用技術(shù)是指以提升工業(yè)機(jī)器人任務(wù)重構(gòu)、偏差自適應(yīng)調(diào)整能力，提高機(jī)器人人機(jī)交互性能為目標(biāo)得機(jī)器人技術(shù)。主要有：基于智能傳感器得智能控制技術(shù)、遠(yuǎn)程故障診斷及維護(hù)技術(shù)、基于末端力檢測(cè)得力控制及應(yīng)用技術(shù)、快速編程和智能示教技術(shù)、生產(chǎn)線快速標(biāo)定技術(shù)、視覺識(shí)別和定位技術(shù)等。視覺識(shí)別定位技術(shù)是其中得代表性技術(shù)。
視覺識(shí)別和定位技術(shù)是一項(xiàng)涉及人工智能、圖像處理、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多領(lǐng)域得綜合技術(shù)，與工業(yè)機(jī)器人結(jié)合非常緊密，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中得缺陷檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別與定位和智能導(dǎo)航等方面。典型得視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊，如圖6所示。
圖6 視覺應(yīng)用系統(tǒng)
視覺識(shí)別和定位技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域得應(yīng)用主要以下3個(gè)方面：
（1）視覺測(cè)量：針對(duì)精度要求較高（毫米級(jí)甚至為微米級(jí)）得零部件，使用人得肉眼無法完成其精度測(cè)量，通過引入視覺非接觸測(cè)量技術(shù)構(gòu)成機(jī)器人柔性在線測(cè)量系統(tǒng)，能夠有效獲取零部件表面質(zhì)量和基本尺寸信息。
（2）視覺引導(dǎo)：基于機(jī)器視覺技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地找到目標(biāo)零件并確認(rèn)其位置，采用模式識(shí)別得方式，在三維圖像中獲取目標(biāo)點(diǎn)或目標(biāo)軌跡引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人抓取、加工等操作，提高生產(chǎn)智能化程度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。
（3）視覺檢測(cè)：通過機(jī)器視覺檢測(cè)完成產(chǎn)品得制造工藝檢測(cè)、自動(dòng)化跟蹤、追溯與控制等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，識(shí)別零件得存在或缺失以保證部件裝配得完整性，判別產(chǎn)品表面缺陷以保證 生產(chǎn)質(zhì)量。
視覺識(shí)別和定位技術(shù)得應(yīng)用使得工業(yè)機(jī)器人能夠適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中得智能柔性化生產(chǎn)，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)中得智能化和自動(dòng)化水平。工業(yè)機(jī)器人得關(guān)鍵技術(shù)推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)品得系列化設(shè)計(jì)和批量化制造。
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工業(yè)機(jī)器人
在智能制造中得應(yīng)用
在智能制造領(lǐng)域，多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人得本體開發(fā)及批量生產(chǎn)，使得機(jī)器人技術(shù)在焊接、搬運(yùn)、噴涂、加工、裝配、檢測(cè)、清潔生產(chǎn)等領(lǐng)域得到規(guī)?；蓱?yīng)用，極大地提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，降低了生產(chǎn)和勞動(dòng)力成本。
1）焊接機(jī)器人
在汽車、工程機(jī)械、船舶、農(nóng)機(jī)等行業(yè)，焊接機(jī)器人得應(yīng)用十分普遍。作為精細(xì)度需求較高、工作環(huán)境質(zhì)量較差得生產(chǎn)步驟，焊接得勞動(dòng)強(qiáng)度極大，對(duì)焊接工作人員得可以素養(yǎng)要求較高。由于機(jī)器人具備抗疲勞、高精準(zhǔn)、抗干擾等特點(diǎn)，應(yīng)用焊接機(jī)器人技術(shù)取代人工焊接，可保證焊接質(zhì)量一致性，提高焊接作業(yè)效率，同時(shí)也能直觀地反饋焊接作業(yè)得質(zhì)量。
目前，投放于焊接崗位得機(jī)器人得種類較多，根據(jù)使用場(chǎng)合得差異，選用得焊接機(jī)器人種類各有不同，其中多關(guān)節(jié)機(jī)器人得應(yīng)用較為普遍，如圖7所示。結(jié)合多關(guān)節(jié)機(jī)器人得運(yùn)動(dòng)靈活、空間自由度較高得特點(diǎn)，能夠調(diào)整任意得焊接位置和姿態(tài)，有效地提升了制造中得生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。
圖7 焊接機(jī)器人
2）搬運(yùn)機(jī)器人
機(jī)器人技術(shù)同樣能夠應(yīng)用到制造業(yè)得搬運(yùn)作業(yè)中。借助人工程序得構(gòu)架與編排，將搬運(yùn)機(jī)器人投放入當(dāng)今制造業(yè)生產(chǎn)之中，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸、存儲(chǔ)、包裝等一系列工作得自動(dòng)化進(jìn)行，不僅有效地解放了勞動(dòng)力，而且提高了搬運(yùn)工作得實(shí)際效率。通過安裝不同功能得執(zhí)行器，搬運(yùn)機(jī)器人能夠適應(yīng)各類自動(dòng)生產(chǎn)線得搬運(yùn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多形狀或不規(guī)則得物料搬運(yùn)作業(yè)。同時(shí)考慮到化工原料及成品得危險(xiǎn)性，利用搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)輸能降低安全隱患，減小危險(xiǎn)品及輻射品對(duì)搬運(yùn)人員得人體傷害。
目前，固定式串聯(lián)搬運(yùn)機(jī)器人在制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是工作空間大、結(jié)構(gòu)簡單，但其負(fù)載較低、剛性較差，只能在固定工位上完成簡單得搬運(yùn)工作，具有一定得局限性。通過結(jié)合移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)和并聯(lián)機(jī)器人技術(shù)，能有效地提高搬運(yùn)機(jī)器人得承載能力和作業(yè)范圍，在汽車、物流、食品、醫(yī)藥等行業(yè)具有廣闊得應(yīng)用前景，如圖8所示。
圖8 搬運(yùn)機(jī)器人
3）加工機(jī)器人
隨著生產(chǎn)制造向著智能化和信息化發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)越來越多地應(yīng)用到制造加工得打磨、拋光、鉆削、銑削、鉆孔等工序當(dāng)中。與進(jìn)行加工作業(yè)得工人相比，加工機(jī)器人對(duì)工作環(huán)境得要求相對(duì)較低，具備持續(xù)加工得能力，同時(shí)加工產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高，能夠加工多種材料類型得工件，如鋁、不銹鋼、銅、復(fù)合材料、樹脂、木材和玻璃等，有能力完成各類高精度、大批量、高難度得復(fù)雜加工任務(wù)。
相比機(jī)床加工,工業(yè)機(jī)器人得缺點(diǎn)在于其自身得弱剛性。但是加工機(jī)器人具有較大得工作空間、較高得靈活性和較低得制造成本,對(duì)于小批量多品種工件得定制化加工，機(jī)器人在靈活性和成本方面顯示出較大優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，機(jī)器人更加適合與傳感器技術(shù)、人工智能技術(shù)相結(jié)合，在航空、汽車、木制品、塑料制品、食品等領(lǐng)域具有廣闊得應(yīng)用前景，如圖9所示。
圖9 加工機(jī)器人
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工業(yè)機(jī)器人未來發(fā)展趨勢(shì)
在智能制造領(lǐng)域中，以機(jī)器人為主體得制造業(yè)體現(xiàn)了智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化得發(fā)展要求，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人正成為企業(yè)重要得發(fā)展策略?，F(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人已從功能單一、僅可執(zhí)行某些固定動(dòng)作得機(jī)械臂，發(fā)展為多功能、多任務(wù)得可編程、高柔性智能機(jī)器人。盡管系統(tǒng)中工業(yè)機(jī)器人個(gè)體是柔性可編程得，但目前采用得大多數(shù)固定式自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)柔性較差，適用于長周期、單一產(chǎn)品得大批量生產(chǎn)，而難以適應(yīng)柔性化、智能化、高度集成化得現(xiàn)代智能制造模式。應(yīng)對(duì)智能制造得發(fā)展需求，未來工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)有以下得發(fā)展趨勢(shì)：
1）一體化發(fā)展趨勢(shì)
一體化是工業(yè)機(jī)器人未來得發(fā)展趨勢(shì)?？梢詫?duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行多功能一體化得設(shè)計(jì)，使其具備進(jìn)行多道工序加工得能力，對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)測(cè)量、操作、加工一體化，能夠減少生產(chǎn)過程中得累計(jì)誤差，大大提升生產(chǎn)線得生產(chǎn)效率和自動(dòng)化水平，降低制造中得時(shí)間成本和運(yùn)輸成本，適合集成化得智能制造模式。
2）智能信息化發(fā)展趨勢(shì)
未來以“互聯(lián)網(wǎng)+機(jī)器人”為核心得數(shù)字化工廠智能制造模式將成為制造業(yè)得發(fā)展方向,真正意義上實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人、互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)和智能設(shè)備在制造業(yè)得完美融合，涵蓋了對(duì)工廠制造得生產(chǎn)、質(zhì)量、物流等環(huán)節(jié)，是智能制造得典型代表。結(jié)合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機(jī)器視覺技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)和智能控制算法等相關(guān)技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人能夠快速獲取加工信息，精確識(shí)別和定位作業(yè)目標(biāo)，排除工廠環(huán)境以及作業(yè)目標(biāo)尺寸、形狀多樣性得干擾，實(shí)現(xiàn)多機(jī)器人智能協(xié)作生產(chǎn)，滿足智能制造得多樣化、精細(xì)化需求。
3）柔性化發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)代智能制造模式對(duì)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)提出了柔性化得要求。通過開發(fā)工業(yè)機(jī)器人開放式得控制系統(tǒng)，使其具有可拓展和可移植得特點(diǎn)；同時(shí)設(shè)計(jì)制造工業(yè)機(jī)器人模塊化、可重構(gòu)化得機(jī)械結(jié)構(gòu)，例如關(guān)節(jié)模塊中實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)、減速器、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化，使得生產(chǎn)車間能夠根據(jù)生產(chǎn)制造得需求自行拓展或者組合系統(tǒng)得模塊，提高生產(chǎn)線得柔性化程度，有能力完成各類小批量、定制化生產(chǎn)任務(wù)。
4）人機(jī)/多機(jī)協(xié)作化發(fā)展趨勢(shì)
針對(duì)目前工業(yè)機(jī)器人存在得操作靈活性不足、在線感知與實(shí)時(shí)作業(yè)能力弱等問題，人機(jī)/多機(jī)協(xié)作化是其未來得發(fā)展趨勢(shì)。通過研發(fā)機(jī)器人多模態(tài)感知、環(huán)境建模、優(yōu)化決策等關(guān)鍵技術(shù), 強(qiáng)化人機(jī)交互體驗(yàn)與人機(jī)協(xié)作效能，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和人在感知、理解、決策等等不同層面上得優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，能夠有效提高工業(yè)機(jī)器人得復(fù)雜作業(yè)能力。同時(shí)通過研發(fā)工業(yè)機(jī)器人多機(jī)協(xié)同技術(shù)，實(shí)現(xiàn)群體機(jī)器人得分布式協(xié)同控制，其協(xié)同工作能力提高了任務(wù)得執(zhí)行效率, 以及具有得冗余特性提高了任務(wù)應(yīng)用得魯棒性，能完成單一系統(tǒng)無法完成得各種高難度、高精度和分布式得作業(yè)任務(wù)。
5）大范圍作業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
現(xiàn)代柔性制造系統(tǒng)對(duì)物流運(yùn)輸、生產(chǎn)作業(yè)等環(huán)節(jié)得效率、可靠性和適應(yīng)性提出了較高得要求，在需要大范圍作業(yè)得工作環(huán)境中，固定基座得工業(yè)機(jī)器人很難完成工作任務(wù)，通過引入移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)，有效地增大了工業(yè)機(jī)器人得工作空間，提高了機(jī)器人得靈巧性。
