第1章　工业机器人概论

1.1　工业机器人的定义及工作原理

1.1.1　工业机器人的定义

工业机器人一般指在工厂车间环境中为配合自动化生产的需要，代替人来完成材料的搬运、加工、装配等操作的一种机器人。能代替人完成搬运、加工、装配功能的工作可以是各种专用的自动机器，但是使用机器人则是为了利用它的柔性自动化功能，以达到最高的技术经济效益。有关工业机器人的定义有许多不同说法，通过比较这些定义，可以对工业机器人的主要功能有更深入的了解。

（1）工业机器人协会（JIRA）对工业机器人的定义

工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。它又分以下两种情况来定义：

①工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”。

②智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”。　

（2）美国机器人协会（RIA）对工业机器人的定义

机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过程序动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机”。

（3）国际标准化组织（ISO）对工业机器人的定义

机器人是“一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具或专用装置，以执行各种任务”。

以上定义的各种机器人实际上均指操作型工业机器人。实际工业机器人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某种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按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。为了达到其功能要求，工业机器人的功能组成中应该有以下几个部分：

①为了完成作业要求，工业机器人应该具有操作末端执行器的能力，并能正确控制其空间位置、工作姿态及运行程序和轨迹。

②能理解和接受操作指令，把这种信息指令记忆、存储，并通过其操作臂各关节的相应运动复现出来。

③能和末端执行器（如夹持器或其他操作工具）或其他周边设备（加工设备、工位器具等）协调工作。

1.1.2　工业机器人工作原理

机器人系统实际上是一个典型的机电一体化系统，其工作原理为：控制系统发出动作指令，控制驱动器动作，驱动器带动机械系统运动，使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态，实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统，控制系统把实际位姿与目标位姿相比较，发出下一个动作指令，如此循环，直到完成作业任务为止。