編者語：我國工業(yè)機器人的市場主要集中在汽車卜锡、汽車零部件绝话、摩托車、電器缤纽、工程機械林下、石油化工等行業(yè)。中國作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國讨绝，市場發(fā)展穩(wěn)定腋芜，2007年共裝配了約6,581臺工業(yè)機器人，較上年安裝的5,770臺上升了百分之十四點零五脸学，汽車及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域花炭，隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向中國的轉(zhuǎn)移，我國的機器人市場會進一步加大躲履，市場擴展的速度也會進一步提高见间。本文就當(dāng)前工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進行了梳理。

　　機器人控制技術(shù)

　　機器人控制系統(tǒng)是機器人的大腦工猜，是決定機器人功能和性能的主要因素米诉。工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡篷帅、操作順序及動作的時間等史侣。具有編程簡單、軟件菜單操作魏身、友好的人機交互界面抵窒、在線操作提示和使用方便等特點。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：采用分布式CPU計算機結(jié)構(gòu)叠骑，分為機器人控制器(RC)李皇，運動控制器(MC)，光電隔離I/O控制板宙枷、傳感器處理板和編程示教盒等掉房。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過串口/CAN總線進行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動規(guī)劃昏个、插補和位置伺服以及主控邏輯蟋扩、數(shù)字I/O、傳感器處理等功能乃屈，而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入南翻。

　　(2)模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)建立在基于開源的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)Linux上，采用分層和模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計兼英，以實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的開放性绵布。整個控制器軟件系統(tǒng)分為三個層次：硬件驅(qū)動層、核心層和應(yīng)用層。三個層次分別面對不同的功能需求肪禾，對應(yīng)不同層次的開發(fā)贪焊，系統(tǒng)中各個層次內(nèi)部由若干個功能相對對立的模塊組成，這些功能模塊相互協(xié)作共同實現(xiàn)該層次所提供的功能袁羔。

　　(3)機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)：通過各種信息惦肴，對機器人故障進行診斷，并進行相應(yīng)維護挠疲，是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)耳标。

　　(4)網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)：目前機器人的應(yīng)用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線發(fā)展，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來越重要邑跪÷槟恚控制器上具有串口、現(xiàn)場總線及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能呀袱∶潮希可用于機器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便于對機器人生產(chǎn)線進行監(jiān)控夜赵、診斷和管理明棍。

　　移動機器人（AGV）

　　移動機器人（AGV）是工業(yè)機器人的一種類型，它由計算機控制寇僧，具有移動摊腋、自動導(dǎo)航、多傳感器控制嘁傀、網(wǎng)絡(luò)交互等功能兴蒸，它可廣泛應(yīng)用于機械、電子细办、紡織间歌、卷煙、醫(yī)療认施、食品鹅址、造紙等行業(yè)的柔性搬運、傳輸?shù)裙δ芏嗤桑灿糜谧詣踊Ⅲw倉庫妨谦、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)（以AGV作為活動裝配平臺）嘀回；同時可在車站显而、機場、郵局的物品分撿中作為運輸工具蜜裸。

　　國際物流技術(shù)發(fā)展的新趨勢之一楷芝，而移動機器人是其中的核心技術(shù)和設(shè)備檩耕，是用現(xiàn)代物流技術(shù)配合、支撐均天、改造画鉴、提升傳統(tǒng)生產(chǎn)線绘辈，實現(xiàn)點對點自動存取的高架箱儲恢着、作業(yè)和搬運相結(jié)合，實現(xiàn)精細化财破、柔性化掰派、信息化，縮短物流流程左痢，降低物料損耗靡羡，減少占地面積，降低建設(shè)投資等的高新技術(shù)和裝備俊性。

　　點焊機器人

　　焊接機器人具有性能穩(wěn)定略步、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點定页，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接趟薄，大大提高了點焊作業(yè)的生產(chǎn)率。

　　點焊機器人主要用于汽車整車的焊接工作典徊，生產(chǎn)過程由各大汽車主機廠負責(zé)完成杭煎。國際工業(yè)機器人企業(yè)憑借與各大汽車企業(yè)的長期合作關(guān)系，向各大型汽車生產(chǎn)企業(yè)提供各類點焊機器人單元產(chǎn)品并以焊接機器人與整車生產(chǎn)線配套形式進入中國卒落，在該領(lǐng)域占據(jù)市場主導(dǎo)地位枝徙。

　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線要求焊鉗一體化顺丸，重量越來越大饺焕，165公斤點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的一種機器人。2008年9月短即，機器人研究所研制完成國內(nèi)首臺165公斤級點焊機器人草吠，并成功應(yīng)用于奇瑞汽車焊接車間。2009年9月殷缝，經(jīng)過優(yōu)化和性能提升的第二臺機器人完成并順利通過驗收燎隅，該機器人整體技術(shù)指標已經(jīng)達到國外同類機器人水平。

　　弧焊機器人

　　弧焊機器人主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)蝇盖。在該領(lǐng)域扁奔，國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。本公司主要從事弧焊機器人成套裝備的生產(chǎn)虎资，根據(jù)各類項目的不同需求暖谚，自行生產(chǎn)成套裝備中的機器人單元產(chǎn)品工斤，也可向大型工業(yè)機器人企業(yè)采購并組成各類弧焊機器人成套裝備。在該領(lǐng)域节猿，本公司與國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)既是競爭亦是合作關(guān)系票从。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)弧焊機器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機器人采用交流伺服驅(qū)動技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機和諧波減速器滨嘱，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動態(tài)響應(yīng)峰鄙，并可實現(xiàn)免維護功能。

　　(2)協(xié)調(diào)控制技術(shù)：控制多機器人及變位機協(xié)調(diào)運動太雨，既能保持焊槍和工件的相對姿態(tài)以滿足焊接工藝的要求吟榴，又能避免焊槍和工件的碰撞。

　　(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結(jié)合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優(yōu)點囊扳，采用激光傳感器實現(xiàn)焊接過程中的焊縫跟蹤吩翻，提升焊接機器人對復(fù)雜工件進行焊接的柔性和適應(yīng)性，結(jié)合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差锥咸，基于偏差統(tǒng)計獲得補償數(shù)據(jù)并進行機器人運動軌跡的修正狭瞎，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質(zhì)量。

弧焊機器人

　　激光加工機器人

　　激光加工機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中搏予，通過高精度工業(yè)機器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)熊锭。本系統(tǒng)通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程狈合。該系統(tǒng)通過對加工工件的自動檢測卓瞻，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線捏描，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工更扰。可用于工件的激光表面處理肘蜘、打孔装呢、焊接和模具修復(fù)等。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)激光加工機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)：采用大范圍框架式本體結(jié)構(gòu)讽空，在增大作業(yè)范圍的同時乌烫，保證機器人精度；

　　(2)機器人系統(tǒng)的誤差補償技術(shù)：針對一體化加工機器人工作空間大楞盼，精度高等要求忍症，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點，采取非模型方法與基于模型方法相結(jié)合的混合機器人補償方法锄镜，完成了幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補償稽及。

　　(3)高精度機器人檢測技術(shù)：將三坐標測量技術(shù)和機器人技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)了機器人高精度在線測量滑频。

　　(4)激光加工機器人專用語言實現(xiàn)技術(shù)：根據(jù)激光加工及機器人作業(yè)特點捡偏，完成激光加工機器人專用語言唤冈。

　　(5)網(wǎng)絡(luò)通訊和離線編程技術(shù)：具有串口、CAN等網(wǎng)絡(luò)通訊功能银伟，實現(xiàn)對機器人生產(chǎn)線的監(jiān)控和管理你虹；并實現(xiàn)上位機對機器人的離線編程控制。

　　真空機器人

　　真空機器人是一種在真空環(huán)境下工作的機器人彤避，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中傅物，實現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機械手難進口忠藤、受限制挟伙、用量大楼雹、通用性強模孩，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機的研發(fā)進度和整機產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查贮缅，歸屬于禁運產(chǎn)品目錄榨咐，真空機械手已成為嚴重制約我國半導(dǎo)體設(shè)備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅(qū)型真空機器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)焕鲸。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)真空機器人新構(gòu)型設(shè)計技術(shù)：通過結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計忿韧，避開國際專利，設(shè)計新構(gòu)型滿足真空機器人對剛度和伸縮比的要求落寡；

　　(2)大間隙真空直驅(qū)電機技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅(qū)動電機和高潔凈直驅(qū)電機開展電機理論分析成止、結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作工藝痒仆、電機材料表面處理揣蒿、低速大轉(zhuǎn)矩控制、小型多軸驅(qū)動器等方面豪服。

　　(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設(shè)計刨德。采用軸在軸中的設(shè)計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱的問題吁巫。

　　(4)動態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過傳感器信息和機器人運動信息的融合汰日，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過動態(tài)修正運動軌跡龟夜，保證機器人準確地將晶圓從真空腔室中的一個工位傳送到另一個工位挂捅。

　　(5)符合SEMI標準的真空機器人語言：根據(jù)真空機器人搬運要求、機器人作業(yè)特點及SEMI標準堂湖，完成真空機器人專用語言闲先。

　　(6)可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)：在IC制造中，設(shè)備故障會帶來巨大的損失苗缩。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備對MCBF的高要求饵蒂，對各個部件的可靠性進行測試声诸、評價和控制，提高機械手各個部件的可靠性退盯，從而保證機械手滿足IC制造的高要求彼乌。

    　潔凈機器人

　　潔凈機器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高渊迁，其對生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻慰照，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進行，潔凈機器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備琉朽。

　　關(guān)鍵技術(shù)包括：

　　(1)潔凈潤滑技術(shù)：通過采用負壓抑塵結(jié)構(gòu)和非揮發(fā)性潤滑脂毒租，實現(xiàn)對環(huán)境無顆粒污染，滿足潔凈要求箱叁。

　　(2)高速平穩(wěn)控制技術(shù)：通過軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節(jié)伺服性能凳渗，實現(xiàn)潔凈搬運的平穩(wěn)性。

　　(3)控制器的小型化技術(shù)：根據(jù)潔凈室建造和運營成本高裹依，通過控制器小型化技術(shù)減小潔凈機器人的占用空間呢呕。

　　(4)晶圓檢測技術(shù)：通過光學(xué)傳感器，能夠通過機器人的掃描帐捺，獲得卡匣中晶圓有無缺片框碾、傾斜等信息。

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