自动送料工业机器人设计
基于PLC的自动上下料机械手设计
中图分类号：ＴＰ２４１
文献标识码：Ｂ
机械手是工业生产发展中的必然产物，它能按照规定要 求输送工件或握持工具进行操作，可为企业生产降低成本的 同时提高生产效率。随着科技的发展，机械手的应用领域越来 越广泛，特别是在工业自动化生产线上应用尤为突出。例如在 单机自动化的基础上，采用自动机械手装置输送工件，可使一 些单机连接成自动生产线。本文所阐述的自动上下料机械手， 是根据苏州奥普康科技有限公司的生产线实际情况，将注射 机和老化烘箱通过该设备连接成自动生产线。
经现场运行调试，该自动上下料机械手运行良好，达到了 设计要求。客户使用后反映，该设备运行稳定性好，可靠性高， 投入生产线后，大大减少了企业劳动力成本，提高了生产效率。
参考文献：
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（下转第 ７４ 页）
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Equipment Manufactring Technology No.9，2010
在准确测量出铂电阻的阻值后，最后一步就是将铂电阻 的阻值转换为对应的温度值，可以很容易地采用查表法和线 性查值法相结合的方法，实现铂电阻的阻值与对应的温度值 的变换。
４ 实验结果
采用本文的铂电阻测量方法，用在热量表的温度测量中 （ＰＴ１０００ 铂电阻）进行实验。对热量表用标准电阻箱在 ０℃和 １００℃进行高低点校准后，接 ＰＴ１０００ 铂电阻对实际的恒温槽 进行多个温度点的测量。根据对多块表的实测统计，２５℃时， 在测量范围内（０～９５ ℃），热量表温度测量的总体误差为 ± ０．１５ ℃。
搬运机器人工作站系统设计
搬运机器人工作站系统设计搬运机器人工作站系统是一种自动化设备，用于在工业生产线上搬运和处理物料。
该系统由搬运机器人、工作站和控制系统组成，能够实现高效的物料搬运和加工操作。
一、搬运机器人搬运机器人是系统的核心部分，它具有高度的灵活性和精准的定位能力。
搬运机器人通常采用多轴关节式结构，可以在三维空间内自由移动和旋转，实现物料的准确定位和抓取。
机器人配备有传感器和视觉系统，可以实时感知周围环境，并根据预设的路径和任务进行自主操作。
二、工作站工作站是机器人进行物料搬运和加工的场所，通常由输送带、传感器和加工设备组成。
输送带用于将物料从生产线上输送到工作站，并将加工后的物料送回生产线。
传感器用于检测物料的位置和状态，以便机器人进行准确的抓取和放置操作。
加工设备可以根据需要进行各种物料加工，如装配、焊接、打磨等。
三、控制系统控制系统是整个搬运机器人工作站系统的大脑，负责调度和控制机器人的运动和操作。
控制系统由计算机和各种传感器组成，可以实时获取机器人和工作站的状态信息，并根据预设的任务和优先级进行任务调度。
控制系统还可以与其他生产线的控制系统进行通信，实现物料的无缝衔接和协同操作。
四、系统设计考虑因素在设计搬运机器人工作站系统时，需要考虑以下因素：1. 安全性：系统应具备安全保护机制，如防撞装置、急停按钮等，以确保操作人员和设备的安全。
2. 灵活性：系统应具备灵活的配置和布局能力，可以适应不同的生产线和工艺要求。
3. 效率性：系统应具备高效的物料搬运和加工能力，以提高生产效率和降低人力成本。
4. 可扩展性：系统应具备可扩展的设计和接口，方便后续的功能扩展和升级。
5. 可靠性：系统应具备稳定可靠的性能，能够长时间稳定运行，减少故障和维修次数。
五、应用场景搬运机器人工作站系统广泛应用于各种生产线，如汽车制造、电子制造、食品加工等行业。
在汽车制造业中，搬运机器人工作站系统可以实现汽车零部件的搬运和装配操作；在电子制造业中，系统可以实现电子产品的组装和测试操作；在食品加工业中，系统可以实现食品的包装和质检操作。
毕业设计--送料机械手设计
第一章机械手的简介机器人概述工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
特别适合于多品种、变批量的柔性生产。
它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。
机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。
机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。
机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设各，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。
机械手是模仿着人手的部分动作，按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。
在工业生产中应用的机械手被称为“工业机械手”。
生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平和劳动生产率:可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产；尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。
因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。
机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。
随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。
由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。
工业机器人（英语：industrial robot。
冲床自动送料装置设计
冲床自动送料装置设计介绍冲床自动送料装置在工业生产中扮演着重要的角色，它可以实现自动送料和自动生产，大大提高了生产效率和精度。
本文将探讨冲床自动送料装置的设计，包括设计原理、组成部分和实现方法，让读者了解自动送料装置的基本工作原理和设计要点。
设计原理冲床自动送料装置的设计原理是利用机器人或其他自动装置将工件送入冲床。
在实际生产中，主要采用两种设计方案：方案一：气缸设计这种设计方案主要是通过使用气缸来完成送料装置的自动化。
具体来说，气缸可以通过压缩空气来快速移动操作臂，将工件送入冲床中进行加工。
该方案成本低廉，易于维护，但是其移动速度受到了气源压力和工件重量的限制。
方案二：电机设计该方案则主要通过电机的转动来完成自动送料装置的设计。
电机驱动送料装置移动，将工件送入冲床进行加工。
相对于气缸设计方案，它可以实现快速移动和精准定位，也可以根据需要进行各种精细的控制。
但其成本较高，需要较为复杂的控制系统进行配合，维护难度也相对较大。
组成部分冲床自动送料装置由多个组成部分构成，包括：操作臂操作臂是送料装置的核心传动装置。
它负责将工件送入冲床中进行加工。
根据不同的设计方案，操作臂可以使用气缸或电机控制。
控制器控制器是自动送料装置的关键部分，负责控制送料装置的运动和维护其正常工作。
控制器需要根据业务需要，针对不同的工件进行编程，并完成项目调试、维护和升级等一系列工作。
传感器传感器可以通过检测工件尺寸和位置，快速反馈信息给控制器，控制器再利用反馈的信息进行对走位进行修正，从而保证了送料装置的精度。
其他配件冲床自动送料装置还需要配备一些其他配件，如支架、传动装置、线缆等，来帮助实现正常工作。
实现方法在实际的设计中，我们可以采用以下步骤来完成冲床自动送料装置的设计：步骤一：确定设计方案根据业务和生产需要，我们需要确定适合自己的设计方案。
如何选择方案，需要从成本、效率、精度等不同方面进行评估，并进行一个比较。
步骤二：确定操作臂的类型具体操作臂的选择则要根据自动送料装置的设计方案和工作环境选择。
畜牧业自动化机器人机械结构设计
畜牧业自动化机器人机械结构设计奶牛的喂养，棚舍的清理、消毒是奶牛养殖场最需要人力的几个工作。
畜牧业自动化机器人能够代替人工完成这些工作，大大节省人力物力，提高工作效率。
产品具有半自主奶牛饲养功能。
能够实现饲料的粉碎，搅拌混合，饲料的填充，剩余饲料的清理，牧场棚舍清理等功能。
标签：自动化;粉碎;清理1 现状分析目前传统的养殖形势多为家庭小规模生产。
产品相对单一，只能实现单一功能，存在以下问题：（1）产品单一化，价格昂贵。
（2）产品噪音较大。
（3）技术不成熟，难以推广。
2 总体思路通过对畜牧业养殖地进行实地考察，产品具有半自主奶牛饲养功能。
能够实现饲料的粉碎，搅拌混合，饲料的填充，剩余饲料的清理，牧场棚舍清理等功能，并且能对这能对整个养殖场实行实时监控，在设计中，通过设计简单可靠的弓片悬挂、框架式底盘作为载体，电力驱动，加设搅拌机构、送料机构、消毒挂载平台、清理铲平台，软件系统采用arduino进行控制，硬件系统采用模块化电路设计;模型采用循迹自行方式进行工作，配备安全开关满足生产安全要求。
模型配合minecraft沙盘进行演示，能够完整的演示拌料、巡线、监控、喂养等工作流程。
如图1所示3 结构设计车体结构主要由底盘，减震，后波箱，前转向，传动轴构成。
承载机构采用常用载重车辆底盘设计，梯式底盘，钢片弹簧减震，桥式悬挂，前拉杆式转向，电机中置后轮驱动。
该结构制造装配工艺简单，制造成本低。
产品的维修维护方便。
绞龙式搅拌结构。
搅拌等功能机构也均选用标准件和标准型材进行加工装配。
针对奶牛养殖的周期长，机械需要长年用于奶牛养殖场，所以各结构采用模块设计。
承载机构可以选择现有农牧机械挂载安装的形式生产使用，也可以采用整体加工设计，推出专业机械交付养殖场使用。
这样不同规模的养殖厂可以根据自己的实际生产情况选择不同形式的机械用于生产。
提高了机械的利用率。
解决了大型畜牧机械运输困难，运输成本高的问题。
车体结构如图2所示。
基于Smart组件的工业机器人给料产线仿真设计
基金项目:２０２０年陕西省教育厅科研专项(自然科学类)(２０ＪＫ０７４０)ꎻ西安交通大学城市学院２０１９年度课题项目(２０１９Ｙ０１)第一作者简介:樊琛(１９８３ )ꎬ女ꎬ副教授ꎬ博士研究生ꎬ研究方向为生机电一体化与智能机器人ꎮＤＯＩ:１０.１９３４４/ｊ.ｃｎｋｉ.ｉｓｓｎ１６７１－５２７６.２０２２.０６.０２８基于Ｓｍａｒｔ组件的工业机器人给料产线仿真设计樊琛１ａꎬ１ｂꎬ李濛１ａꎬ颜远远２(１.西安交通大学ａ.城市学院机械工程系ꎻｂ.机器人与智能制造陕西省高校工程研究中心ꎬ陕西西安７１００１８ꎻ２.西安交通大学电气工程学院ꎬ陕西西安７１００４９)摘㊀要:工业机器人离线编程技术可以基于模型快速生成机器人轨迹规划程序ꎬ并对机器人与产线的工作站进行布局与验证ꎬ对运行过程进行仿真与调试ꎬ已成为工业机器人应用领域不可或缺的软件工具ꎮ基于工业机器人机床上㊁下料的工作环境和仿真需求ꎬ研究设计工作站整体布局并进行充分论证ꎻ对动态夹具进行工具导入与创建ꎻ运用Ｓｍａｒｔ组件创建输送装置与机床运动ꎻ对工作站进行逻辑设定与编程调试ꎬ得到满足需求的工业机器人机床给料工作站仿真系统ꎮ关键词:Ｓｍａｒｔ组件ꎻ工业机器人ꎻ给料工作站ꎻ程序设计仿真中图分类号:ＴＰ２４２.２㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１６７１￣５２７６(２０２２)０６￣０１１５￣０４ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｏｆＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＲｏｂｏｔＦｅｅｄｉｎｇＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬｉｎｅＢａｓｅｄｏｎＳｍａｒｔＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓＦＡＮＣｈｅｎ１ａꎬ１ｂꎬＬＩＭｅｎｇ１ａꎬＹＡＮＹｕａｎｙｕａｎ２(１.ａ.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＣｉｔｙＣｏｌｌｅｇｅꎻｂ.ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＲｏｂｏｔａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｏｆＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅꎬＸｉ'ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉ'ａｎ７１００１８ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＸｉ'ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＸｉ'ａｎ７１００４９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｏｆｆｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｃａｎｑｕｉｃｋｌｙｇｅｎｅｒａｔｅｒｏｂｏｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｐｌａｎｎｉｎｇｐｒｏｇｒａｍｂａｓｅｄｏｎｍｏｄｅｌꎬａｎｄｃａｒｒｙｏｕｔｌａｙｏｕｔａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｒｏｂｏｔａｎｄｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｏｆｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｌｉｎｅꎬｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｄｅｂｕｇｇｉｎｇｏｆｒｕｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｗｈｉｃｈｈａｓｂｅｃｏｍｅａｎｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｏｌｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｍａｃｈｉｎｅｗｏｒｋｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓꎬｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｌａｙｏｕｔｏｆｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｓｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｆｕｌｌｙｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ.ＩｍｐｏｒｔａｎｄｃｒｅａｔｅｔｏｏｌｓｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｆｉｘｔｕｒｅꎻＵｓｉｎｇＳｍａｒｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｃｒｅａｔｅｃｏｎｖｅｙｏｒａｎｄｍａｃｈｉｎｅｍｏｖｅｍｅｎｔꎻＦｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｌｏｇｉｃｓｅｔｔｉｎｇａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｄｅｂｕｇｇｉｎｇｏｆｔｈｅｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎａｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔꎬａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｆｅｅｄｉｎｇｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｓｍａｒｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓꎻｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔꎻｆｅｅｄｉｎｇｓｔａｔｉｏｎꎻｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ０㊀引言随着机器人技术的不断发展ꎬ工业机器人已被广泛应用在我国的制造业中ꎬ其中更是以搬运机器人的使用最为广泛[１]ꎮ但在实际应用中ꎬ搬运机器人的路径设计大多依赖经验ꎬ较少进行路径的分析比较ꎬ难以得到较优的机器人运动路径来提高机器人工作效率[２]ꎮ因此虚拟仿真技术成为机器人＋生产线路径规划的应用已成趋势ꎮＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件是ＡＢＢ公司专门开发的工业机器人离线编程软件ꎬ具有ＣＡＤ模型导入㊁离线编程㊁碰撞测试㊁仿真调试㊁路径自动规划等功能[３]ꎮ使用机器人仿真软件进行离线编程与动态仿真ꎬ模拟机器人运行状态并实时显示ꎬ反映潜在的问题ꎬ且不占用或消耗任何实际资源如机床设备㊁加工物料等ꎬ从而更合理地配置规划生产资源㊁降低设计成本㊁提高设计效率[４]ꎮ本次研究主要基于工业机器人机床上下料的工作环境和仿真需求展开ꎮ首先ꎬ对机器人给料产线进行分析ꎬ设计整体布局ꎬ使用ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件对机床㊁夹具等建模ꎬ建立工业机器人上下料工作站ꎮ然后ꎬ设计机器人给料产线结构与组成并建模ꎬ将模型导入到工作站中ꎮ另外ꎬ设计机器人给料产线工艺流程ꎬ调用Ｓｍａｒｔ组件ꎬ配置Ｉ/Ｏ端口ꎬ进行Ｉ/Ｏ信号的逻辑连接ꎬ编写程序以完成动态仿真工作[５]ꎮ最后ꎬ对机器人给料产线进行仿真与调试ꎬ检查运行结构是否达到指定目标ꎬ对出现的问题给予优化与调整ꎬ最终提出机器人与给料产线配合完成上下料解决方法ꎮ１㊀机器人给料产线的整体设计本文机器人给料产线仿真工作站缘于对３５ｍ２老旧实验室改造项目ꎮ该实验室长为７ｍꎬ宽为５ｍꎮ该工作站由工业机器人手臂㊁上下料输送链㊁数控机床和可编程控制器构成[６]ꎮ工作站以ＰＬＣ为控制核心ꎬ将机器人手臂㊁数控机床等装置进行通信连接与管理ꎬ实现了机器人与其他设备的协同工作ꎬ完成上下料产线仿真ꎮ工作站布局如图１所示ꎮDEJDEJ6图１㊀上下料工作站流程图送料装置将待加工件毛胚料输送至输送链１的左端ꎬ机器人运动到上料位置吸住加工件毛胚料后到达数控机床门前ꎬ机床防护门打开ꎬ将加工件毛胚料放到指定加工地点后退出机床加工区域ꎬ机器人手臂停在机床防护门外等待加工件完毕后ꎬ机床防护门打开ꎬ机器人手臂将加工件取出后放到左侧输送链２ꎬ将加工件运输到末端ꎬ由末端的传感器进行送出处理ꎬ机器人返回进行第二次上下料ꎮ２㊀机器人给料产线设计２.１㊀机器人给料产线工作流程启动程序ꎬ机器人手臂回到初始化位置ꎬ上料传动带传送毛胚ꎬ机械手对准毛胚ꎬ下降夹起ꎬ转到机床方向ꎻ传感器感知信号ꎬ由程序驱动机床门打开ꎬ机械手将毛胚放于机床内ꎬ机床门关闭ꎬ主轴转动进行加工ꎻ加工结束ꎬ机床门再次打开ꎬ机械手将已加工好的零件取出ꎬ转向下料成品零件传动带ꎬ下降放置带上ꎬ同时ꎬ机床门再次关闭ꎮ整个给料过程结束后ꎬ所有设备复位ꎬ为下一次操作做好准备ꎬ该工作流程如图２所示ꎮ图２㊀给料产线流程图２.２㊀非标件建模１)机床零件建模与组装机床在工作站中负责加工毛胚物料ꎬ是工作站中必不可少的设备ꎮ但在ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ中没有可供选择导入的机床ꎬ因此需通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ根据实际模型进行建模ꎮ首先ꎬ建立标准零件的图形库ꎬ运用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ提供的基于特征实体的建模功能ꎬ设计标准零件的三维模型ꎬ并按其形状㊁尺寸分别建立参数化模型库ꎮ根据具体的设计需要ꎬ对模型库零件的形状和尺寸参数做出相应的修改ꎬ可以获得所需标准件三维实体模型ꎬ如图３所示ꎮU a U U b U图３㊀机床三维建模图将标准件与非标准件导入装配体中ꎬ然后根据图样对零件进行组装ꎬ最后组合成为机床的装配体ꎮ装配体效果如图４所示ꎮ图４㊀机床装配图２)夹具的建摸该工作站在上下料时采用真空吸盘式夹具搬运物料ꎮ真空吸盘主要针对材质易碎㊁柔软或体型不规则等难以夹起的物料ꎬ如薄壁曲面的物件等[７]ꎮ本次仿真加工件尺寸为３００ｍｍˑ３００ｍｍˑ２００ｍｍ的毛坯料ꎮ使用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件进行建模ꎬ模型如图５所示ꎮ图５㊀吸盘式夹具模型图２.３㊀机器人及其他模型导入在建好非标件模型后ꎬ将非标与标准模型导入工作站中ꎮ首先ꎬ打开ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件ꎬ从 ＡＢＢ模型库 中选取ＩＲＢ４６００型机器人ꎬ导入至工作站中心位置ꎮ将制作的夹具模型导入ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ软件中ꎬ并改变为工具ꎬ将创建好的夹具导入工作站中ꎬ选择安装到ＩＲＢ４６００ꎮ导入机床门模型与机床装配体模型ꎬ使用创建机械装置功能来实现机床开关门的操作[８]ꎮ从软件的 ＡＢＢ模型库 中选择Ｃｏｎｖｅｙｏｒｇｕｉｄｅ４００型号传送带ꎬ然后根据机器人工作范围选定上料传送带和下料传送带位置ꎬ并在上料传送带末端添加一个毛胚料作为机床加工原料ꎬ传送带位置示意图如图６所示ꎮ图６㊀传送带放置示意图３㊀Ｓｍａｒｔ组件与程序设计３.１㊀工作站Ｓｍａｒｔ组件建立１)夹具Ｓｍａｒｔ组件进行夹具的Ｓｍａｒｔ组件建立ꎬ首先选择 Ａｔｔａｃｈｅｒ 将物体连接使其一起行动以达到夹取目的ꎬ选择 Ｄｅｔａｃｈｅｒ 将连接拆除以达到松开物体的作用ꎬ选择 ＬｉｎｅＳｅｎｓｏｒ 来检测物体之间是否有体积碰撞来实现链接物体的作用ꎬ最后选择 ＬｏｇｉｃＧａｔｅ[ＮＯＴ] 来实现数字信号的逻辑运算[９]ꎮ对夹具添加传感器ꎬ来检测是否有物体存在ꎬ添加位置如图７所示ꎮ然后进行逻辑连接ꎮC.图７㊀夹具传感器２)机床Ｓｍａｒｔ组件创建名为 机床 的Ｓｍａｒｔ组件ꎬ为到达自定义的位姿ꎬ添加两个 ＰｏｓｅＭｏｖｅｒ ꎬ然后将开门与关门时的位姿分别添加至两个组件中ꎬ选择 ＬｏｇｉｃＧａｔｅ[ＮＯＴ] 实现数字信号的逻辑运算ꎮ对Ｓｍａｒｔ组件进行逻辑连接时ꎬ首先选择输入信号ＤＩ＿ＫＧＭ１来控制开关门的输入信号ꎬ在输出端选择输出信号ＤＯ＿ＫＭＯＫ１来控制开门动作ꎬ最后在输出端选择输出信号ＤＯ＿ＧＭＯＫ１来控制关门动作ꎬ控制流程如图８所示ꎬ然后进行逻辑连接ꎮ图８㊀车床控制流程图３)上料输送链Ｓｍａｒｔ组件创建名为 输送链１ 的Ｓｍａｒｔ组件ꎬ首先选择 Ｓｏｕｒｃｅ 创建指定图形的拷贝ꎬ来实现加工件的产生ꎻ再添加 ＬｉｎｅａｒＭｏｖｅｒ 移动目标对象ꎬ来保证运输带的传输功能ꎻ选择 Ｑｕｅｕｅ 表示对象的队列ꎬ来控制传输的运输方向和运输速度ꎬ然后选择 ＰｌａｎｅＳｅｎｓｏｒ 建立传感器的平面ꎻ最后选择 ＬｏｇｉｃＧａｔｅ[ＮＯＴ] 实现数字信号的逻辑运算ꎮ对上料输送链Ｉ/Ｏ信号连接解释如表１所示ꎮ表１㊀上料输送链Ｉ/Ｏ信号源对象源信号目标对象目标信号或属性含义ＳｏｕｒｃｅＥｘｅｃｕｔｅｄＱｕｅｕｅＥｎｑｕｅｕｅ复制原件ＰｌａｎｅＳｅｎｓｏｒＳｅｎｓｏｒＯｕｔＱｕｅｕｅＤｅｑｕｅｕｅ面传感器检测到物体ꎬ触发并退出ＱｕｅｕｅＰｌａｎｅＳｅｎｓｏｒＳｅｎｓｏｒＯｕｔ输送链１ＤＯ＿Ｄａｏｗｅｉ当加工件到达面传感器时发输出ＤＯ＿ＤａｏｗｅｉＰｌａｎｅＳｅｎｓｏｒＳｅｎｓｏｒＯｕｔＬｉｎｅａｒＭｏｖｅｒ＿２[ＮＯＴ]ＩｎｐｕｔＡ当加工件输送到面传感器位置时进行检测输送链１ＤＩ＿ＳｔａｔｅＳｏｕｒｃｅＥｘｅｃｕｔｅ发出开始仿真对的信号ＬｉｎｅａｒＭｏｖｅｒ＿２[ＮＯＴ]ＯｕｔｐｕｔＳｏｕｒｃｅＥｘｅｃｕｔｅ逻辑非门与㊀㊀４)下料输送链Ｓｍａｒｔ组件创建名为 输送链２ 的Ｓｍａｒｔ组件ꎬ选择两个 ＰｌａｎｅＳｅｎｓｏｒ 建立两个传感器的平面ꎬ分别建立在加工件放置位置以及传送带末端ꎻ再添加 ＬｉｎｅａｒＭｏｖｅｒ 移动目标对象ꎬ实现加工件在输送带上移动ꎻ然后选择 Ｑｕｅｕｅ 表示对象的队列ꎬ控制传输的运输方向[１０]ꎮ对Ｓｍａｒｔ组件进行逻辑连接ꎬ由于这一过程只有传感器参与使用ꎬ所以无需输出端与输入端ꎬ直接进行逻辑连接[１１]ꎮ３.２㊀给料系统Ｉ/Ｏ信号的连接将Ｓｍａｒｔ组件导入工作站逻辑中ꎬ将Ｉ/Ｏ信号添加至控制器中ꎬ进行整体给料产线的逻辑连接ꎮ首先发出ＤＯ＿ｓｔａｒｔ信号ꎬ输送链１接收到信号执行传输加工件ꎬ当加工件到达传感器位置后输出ＤＯ＿Ｄａｏｗｅｉ信号传送至传感器ꎬ传感器输出ＤＯ＿ＸＩＰＡＮ信号ꎬ吸盘接收到夹取信号夹取加工件ꎮ在运输过程中传感器发送ＤＯ＿ＫＧＭ１信号控制机床的开关ꎬ根据输出ＤＯ＿ＫＧＯＫ１和ＤＯ＿ＧＭＯＫ１指令控制机床的开关门信号ꎬ机器人给料产线的Ｉ/Ｏ信号参考表２ꎮ表２㊀机器人给料产线Ｉ/Ｏ信号３.３㊀机器人给料程序设计ａ)路径点的选择通过示教器程序数据中的ｒｏｂｔａｒｇｅｔ来确定路径点目标ꎬ包括初始目标点Ｊｐｏｓ１０㊁夹取处目标点ｐ１０㊁机床前等待处目标点ｐ２０㊁机床加工处目标点ｐ３０及下料处目标点ｐ４０ꎮｂ)给料程序编写给料程序包括初始化模块㊁上料模块㊁机床门动作模块㊁下料模块ꎮ１)初始化程序包括设定初始输出的指令和工作站初始状态ꎮ选择ＭａｉｎＭｏｄｕｌｅ程序模块中的ｃｈｕｓｈｉｈｕａ()模块编写工作站初始状态的程序ꎮ初始状态时控制器输出ＤＯ＿ＫＧＭ１与ＤＯ＿ＸＩＰＡＮ信号来控制初始状态时的机床位姿与夹具夹取状态ꎬ设定初始目标点ｊｐｏｓ１０ꎬ编写运动控制㊁加速度控制以及速度控制ꎮ２)工作站上料程序的编写按以下流程:首先需要等待初始信号发出后ꎬ加工件开始传送ꎬ到达上料传送带传感器处ꎬ即目标点ｐ１０ꎻ传感器输出ＤＯ＿Ｄａｏｗｅｉ信号ꎬ控制器收到信号后ꎬ机器人手臂到达加工件所处ｐ１０目标点处ꎬ然后控制器输出信号ＤＯ＿ＸＩＰＡＮꎬ吸盘夹具将加工件吸住ꎬ将加工件夹取到机床门前ｐ２０目标点处ꎬ在吸盘夹具运输到ｐ２０目标点处时ꎬ控制器输入开门信号ꎮ３)工作站机床门动作程序的编写流程为:等到上料程序完成ꎬ机器人到达ｐ２０目标点后ꎬ在机床门打开后等待一段时间再将加工件放入指定加工点ꎬ即目标点ｐ３０ꎬ控制器输出ＤＯ＿ＸＩＰＡＮ指令放下加工件ꎬ返回ｐ２０目标点ꎬ等待加工完毕ꎬ然后开门ꎬ机器人返回ｐ３０目标点ꎬ将加工件夹取出再次返回到ｐ２０目标点ꎮ４)工作站下料程序的编写流程为:等待机器人手臂到达ｐ２０后ꎬ控制器输出ＤＯ＿ＫＧＭ１信号控制机床门关闭ꎬ机器人手臂将加工件放置到目标点ｐ４０ꎬ控制器输出ＤＯ＿ＸＩＰＡＮ指令放下加工件ꎬ传感器控制使加工件运出工作站ꎻ之后先将机器人手臂返回ｐ２０目标点处ꎬ再返回初始目标点ｊｐｏｓ１０ꎬ程序结束ꎮ最后通过初始指令中的ＷＨＩＬＥ循环ꎬ来进行下一次给料ꎮ４㊀仿真与调试４.１㊀机器人给料产线仿真机器人程序通过调用不同功能的子程序控制其完成相应的动作ꎬ主要包括初始化程序㊁拾取放置程序㊁载荷测定服务例行程序等ꎬ同时为防止ＣＰＵ超负荷还需编制循环检测等待程序ꎬ编写的机器人程序可同步至实际生产中ꎮ上料过程仿真结果如图９所示ꎮ４.２㊀结果调试与分析在仿真调试过程中出现机器人手臂中途停止动作以及夹具无法夹取物料的问题ꎮ经过程序分析与排查ꎬ通过优化机器人运输路径及扩大夹具传感器范围的方法解决了上述问题ꎮ实现了基于Ｓｍａｒｔ组件的机器人给料产线工作站的设计与仿真ꎬ完成了机器人与机床配合完成从输送物料㊁上料㊁加工等待㊁下料到下级输送的整个仿真过程ꎮ图９㊀上料仿真图５㊀结语本文介绍了机器人给料产线的设计方案ꎬ根据加工实例的要求ꎬ构建了仿真生产线的布局ꎬ实现了ＡＢＢ机器人自动上下料㊁搬运的路径规划㊁离线编程和仿真调试ꎮ为生产线设计提供了可行性的依据ꎬ将大大缩短生产线的设计制造㊁调试周期ꎬ节约成本ꎬ对深入研究和应用机器人离线仿真技术起到一定作用ꎮ参考文献:[１]高茂源ꎬ王好臣ꎬ丛志文ꎬ等.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人上下料工作站仿真分析与优化[Ｊ].组合机床与自动化加工技术ꎬ２０２０(８):６０￣６３.[２]任瑜ꎬ张丰ꎬ郭志敏ꎬ等.一种通用的工业机器人位姿检测方法[Ｊ].计量学报ꎬ２０１８ꎬ３９(５):６１５￣６２１.[３]肖全ꎬ鞠全勇.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人搬运工作站设计与路径仿真[Ｊ].机电技术ꎬ２０２０ꎬ４３(４):３３￣３６ꎬ５８. [４]李鹏ꎬ顾立志ꎬ李辉ꎬ等.基于Ｒｏｂｏｔｓｔｕｄｉｏ的码垛机器人工作站构建的仿真研究[Ｊ].内燃机与配件ꎬ２０１９(１８):２５２￣２５３. [５]程丙南ꎬ郭俊ꎬ梅志松ꎬ等.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人分类码垛工作站设计[Ｊ].淮阴工学院学报ꎬ２０２０ꎬ２９(５):２７￣３１. [６]陆叶.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人柔性制造生产线的仿真设计[Ｊ].组合机床与自动化加工技术ꎬ２０１６(６):１５７￣１６０. [７]张永贵ꎬ陈富久.基于ＲｏｂｏｔｉｃｓＴｏｏｌｂｏｘ的工业机器人螺旋轨迹研究[Ｊ].机械制造与自动化ꎬ２０１７ꎬ４６(４):１５０￣１５３. [８]王功亮ꎬ王好臣ꎬ李振雨ꎬ等.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的码垛机器人智能工作站仿真研究[Ｊ].机电工程ꎬ２０１７ꎬ３４(１１):１３５９￣１３６２.[９]孙立新ꎬ高菲菲ꎬ王传龙ꎬ等.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人分拣工作站仿真设计[Ｊ].机床与液压ꎬ２０１９ꎬ４７(２１):２９￣３３. [１０]ＰＥＮＧＬ.Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｔａｇｇｅｒｅｄｓｔａｃｋｉｎｇｐａｔｔｅｒｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｐｏｒｔｓｔａｃｋｉｎｇｒｏｂｏｔ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｏａｓｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０２０ꎬ１１５(Ｓｕｐｐｌ.１):１９９.[１１]李柯ꎬ祁宇明ꎬ邓三鹏.基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的工业机器人自动茶水间工作站的虚拟仿真设计[Ｊ].装备制造技术ꎬ２０１７(８):６￣８.收稿日期:２０２１１１１７。
智能物料搬运机器人的设计与实现
目录1.绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2智能物料搬运机器人国内外研究现状 (1)1.2.1智能物料搬运机器人国外研究现状 (1)1.2.2智能物料搬运机器人国内研究现状 (2)1.3研究意义 (3)1.4研究内容 (4)2.智能物料搬运机器人是的方案设计 (5)2.1 AGV小车的定义 (5)2.2 AGV小车的功能 (6)2.3 AGV小车的组成 (6)2.4 AGV小车的部件 (7)2.4.1车体 (7)2.4.2 AGV小车电源 (7)2.4.3驱动装置 (7)2.4.4物料搬运机构 (8)2.4.5导引装置 (9)2.4.6测距保护模块 (10)2.4.7小车的摄像头和无线通信装置 (10)3. AGV小车的本体设计 (11)3.1 AGV小车的车体 (11)3.2选定电机 (11)3.2.1选定电机种类 (11)3.2.2选定电机型号 (11)3.3确定驱动模块 (12)3.4蓄电池的选择 (13)I3.5 微控制器模块 (13)3.6 红外线避障模块 (15)3.7导航模块设计 (16)3.8 液晶显示屏 (18)3.9 设计无线通信模块 (18)3.10 小车的底架 (19)4. 设计AGV小车路径 (21)4.1 路径规划 (21)4.2 寻迹原理 (21)4.3 AGV小车的驱动状态 (22)4.3.1 直线运行状态 (23)4.3.2 转弯运行状态 (23)4.3.3 岔路运行状态 (24)4.4 避障设计 (24)4.4.1确定缓冲距离 (25)4.4.2 确定制动距离 (25)4.4.3.确定转弯半径和安全距离 (26)5. AGV小车的运动仿真 (27)5.1 小车本体的仿真 (27)5.1.1 小车进行运动学分析 (27)5.1.2 小车直线的运动仿真 (28)5.1.3 小车转弯的运动仿真 (29)5.2 升降平台的仿真 (30)6. 结论 (33)6.1 全文总结 (33)6.2 研究展望 (33)参考文献 (34)致谢 (36)Ⅱ智能物料搬运机器人的设计与实现摘要：现在这个世界我们的生活节奏越来越快，我们所需要的越来越多。
智能物料搬运机器人的设计与研究
智能物料搬运机器人的设计与研究一、综述随着科技的飞速发展，智能物料搬运机器人在工业生产中的应用越来越广泛。
智能物料搬运机器人是一种能够自动完成物料搬运任务的机器人，它可以根据预先设定的路径和目标点，实现对物料的精确搬运。
本文将对智能物料搬运机器人的设计与研究进行综述，以期为相关领域的研究者提供一些有益的参考。
智能物料搬运机器人的研究始于20世纪70年代，当时主要关注于机器人的运动学、动力学和控制技术。
随着计算机技术、传感器技术和人工智能技术的发展，智能物料搬运机器人的研究逐渐涉及到机器人视觉、路径规划、人机交互等多个方面。
目前智能物料搬运机器人已经广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工等行业，大大提高了生产效率和产品质量。
在智能物料搬运机器人的设计中，首先要考虑的是机器人的运动学和动力学模型。
运动学模型主要描述机器人末端执行器的运动轨迹，而动力学模型则描述机器人关节的运动特性和力矩传递关系。
通过对运动学和动力学模型的建模，可以为机器人的运动控制提供理论依据。
其次要设计合适的路径规划算法，路径规划算法是智能物料搬运机器人的关键部分，它需要根据任务需求、环境信息和机器人性能等因素，为机器人规划出一条最优的搬运路径。
目前常用的路径规划算法有A算法、Dijkstra算法、遗传算法等。
这些算法在实际应用中都有各自的优缺点，因此需要根据具体情况选择合适的算法。
此外智能物料搬运机器人的人机交互也是一个重要的研究方向。
良好的人机交互可以提高操作人员的工作效率，降低操作难度。
目前常见的人机交互方式有触摸屏、语音识别、手势识别等。
通过这些交互方式，操作人员可以直接与机器人进行通信，实现对机器人的遥控和监控。
智能物料搬运机器人的安全性和可靠性也是研究的重要内容，由于智能物料搬运机器人在工业环境中的使用，其安全性和可靠性对于保证生产过程的顺利进行至关重要。
因此研究者需要考虑如何在保证安全的前提下，提高智能物料搬运机器人的可靠性和稳定性。
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目录摘要 (I)第1章绪论 (1)1.1 机器人概述 (1)1.2 机器人的历史、现状 (3)1.3 机器人的发展趋势 (5)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (5)2.1自由度及关节 (6)2.2 基座及连杆 (6)2.2.1 基座 (6)2.2.2 大臂 (6)2.2.3 小臂 (7)2.3 机械手的设计 (7)2.4 驱动方式 (10)2.5 传动方式 (12)2.6 制动器 (13)第3章控制系统硬件 (14)3.1 控制系统模式的选择 (14)3.2 控制系统的搭建 (14)3.2.1 工控机 (15)3.2.2 数据采集卡 (15)3.2.3 伺服放大器 (16)3.2.4 端子板 (17)3.2.5电位器及其标定 (18)3.2.6电源 (21)第4章控制系统软件 (21)4.1预期的功能 (21)4.2实现方法 (21)4.2.1实时显示各个关节角及运动范围控制 (22)4.2.2直流电机的伺服控制 (22)4.2.3电机的自锁 (22)4.2.4示教编程及在线修改程序 (25)4.2.5设置参考点及回参考点 (26)第5章误差与性能提升分析 (26)5.1 误差分析 (26)5.2 性能提升分析 (27)结束语 (28)致谢 (29)参考文献 (30)摘要在现今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。
首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机器人，示教编程，伺服，制动自动送料工业机器人设计第1章绪论1.1 机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。
但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。
专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。
但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。
机器人的出现并得到应用，为这些作业的机械化奠定了良好的基础。
“工业机器人”（Industrial Robot）：多数是指程序可变（编）的独立的自动抓取、搬运工件、操作工具的装置（国内称作工业机器人或通用机器人）。
机器人是一种具有人体上肢的部分功能，工作程序固定的自动化装置。
机器人具有结构简单、成本低廉、维修容易的优势，但功能较少，适应性较差。
目前我国常把具有上述特点的机器人称为专用机器人，而把工业机械人称为通用机器人。
简而言之，机器人就是用机器代替人手，把工件由某个地方移向指定的工作位置，或按照工作要求以操纵工件进行加工。
机器人一般分为三类。
第一类是不需要人工操作的通用机器人，也即本文所研究的对象。
它是一种独立的、不附属于某一主机的装置，可以根据任务的需要编制程序，以完成各项规定操作。
它是除具备普通机械的物理性能之外，还具备通用机械、记忆智能的三元机械。
第二类是需要人工操作的，称为操作机（Manipulator）。
它起源于原子、军事工业，先是通过操作机来完成特定的作业，后来发展到用无线电讯号操作机器人来进行探测月球等。
工业中采用的锻造操作机也属于这一范畴。
第三类是专业机器人，主要附属于自动机床或自动生产线上，用以解决机床上下料和工件传送。
这种机器人在国外通常被称之为“Mechanical Hand”，它是为主机服务的，由主机驱动。
除少数外，工作程序一般是固定的，因此是专用的。
机器人按照结构形式的不同又可分为多种类型，其中关节型机器人以其结构紧凑，所占空间体积小，相对工作空间最大，甚至能绕过基座周围的一些障碍物等这样一些特点，成为机器人中使用最多的一种结构形式，世界一些著名机器人的本体部分都采用这种机构形式的机器人。
要机器人像人一样拿取东西，最简单的基本条件是要有一套类似于指、腕、臂、关节等部分组成的抓取和移动机构——执行机构；像肌肉那样使手臂运动的驱动－传动系统；像大脑那样指挥手动作的控制系统。
这些系统的性能就决定了机器人的性能。
一般而言，机器人通常就是由执行机构、驱动－传动系统和控制系统这三部分组成，如图 1-1 所示。
图1-1机器人的一般组成对于现代智能机器人而言，还具有智能系统，主要是感觉装置、视觉装置和语言识别装置等。
目前研究主要集中在赋予机器人“眼睛”，使它能识别物体和躲避障碍物，以及机器人的触觉装置。
机器人的这些组成部分并不是各自独立的，或者说并不是简单的叠加在一起，从而构成一个机器人的。
要实现机器人所期望实现的功能，机器人的各部分之间必然还存在着相互关联、相互影响和相互制约。
它们之间的相互关系如图1-2 所示。
图1-2 机器人各组成部分之间的关系机器人的机械系统主要由执行机构和驱动－传动系统组成。
执行机构是机器人赖以完成工作任务的实体，通常由连杆和关节组成，由驱动－传动系统提供动力，按控制系统的要求完成工作任务。
驱动－传动系统主要包括驱动机构和传动系统。
驱动机构提供机器人各关节所需要的动力，传动系统则将驱动力转换为满足机器人各关节力矩和运动所要求的驱动力或力矩。
有的文献则把机器人分为机械系统、驱动系统和控制系统三大部分。
其中的机械系统又叫操作机(Manipulator)，相当于本文中的执行机构部分。
1.2 机器人的历史、现状机器人首先是从美国开始研制的。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机器人。
它的结构特点是机体上安装一回转长臂，端部装有电磁铁的工件抓放机构，控制系统是示教型的。
日本是工业机器人发展最快、应用最多的国家。
自1969年从美国引进两种典型机器人后，大力从事机器人的研究。
目前工业机器人大部分还属于第一代，主要依靠人工进行控制；控制方式则为开环式，没有识别能力；改进的方向主要是降低成本和提高精度。
第二代机器人正在加紧研制。
它设有微型电子计算机控制系统，具有视觉、触觉能力，甚至听、想的能力。
研究安装各种传感器，把感觉到的信息进行反馈，使机器人具有感觉机能。
第三代机器人（机器人）则能独立地完成工作过程中的任务。
它与电子计算机和电视设备保持联系，并逐步发展成为柔性制造系统FMS(Flexible Manufacturing System) 和柔性制造单元FMC(Flexible Manufacturing Cell) 中的重要一环。
随着工业机器人研究制造和应用领域不断扩大，国际性学术交流活动十分活跃，欧美各国和其他国家学术交流活动开展很多。
国际工业机器人会议ISIR决定每年召开一次会议，讨论和研究机器人的发展及应用问题。
目前，工业机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻和热处理等方面，无论数量、品种和性能方面还不能满足工业生产发展的需要。
使用工业机器人代替人工操作的，主要是在危险作业（广义的）、多粉尘、高温、噪声、工作空间狭小等不适于人工作业的环境。
在国外机械制造业中，工业机器人应用较多，发展较快。
目前主要应用于机床、模锻压力机的上下料，以及点焊、喷漆等作业，它可按照事先制订的作业程序完成规定的操作，但还不具备传感反馈能力，不能应付外界的变化。
如发生某些偏离时，就将引起零部件甚至机器人本身的损坏。
随着现代化科学技术的飞速发展和社会的进步，针对于上述各个领域的机器人系统的应用和研究对系统本身也提出越来越多的要求。
制造业要求机器人系统具有更大的柔性和更强大的编程环境，适应不同的应用场合和多品种、小批量的生产过程。
计算机集成制造（CIM）要求机器人系统能和车间中的其它自动化设备集成在一起。
研究人员为了提高机器人系统的性能和智能水平，要求机器人系统具有开放结构和集成各种外部传感器的能力。
然而，目前商品化的机器人系统多采用封闭结构的专用控制器，一般采用专用计算机作为上层主控计算机，使用专用机器人语言作为离线编程工具，采用专用微处理器，并将控制算法固化在EPROM中，这种专用系统很难（或不可能）集成外部硬件和软件。
修改封闭系统的代价是非常昂贵的，如果不进行重新设计，多数情况下技术上是不可能的。
解决这些问题的根本办法是研究和使用具有开放结构的机器人系统。
美国工业机器人技术的发展，大致经历了以下几个阶段：（1）1963-1967年为试验定型阶段。
1963-1966年，万能自动化公司制造的工业机器人供用户做工艺试验。
1967年，该公司生产的工业机器人定型为1900型。
（2）1968-1970年为实际应用阶段。
这一时期，工业机器人在美国进入应用阶段，例如，美国通用汽车公司1968年订购了68台工业机器人；1969年该公司又自行研制出SAM新工业机器人，并用21组成电焊小汽车车身的焊接自动线；又如，美国克莱斯勒汽车公司32条冲压自动线上的448台冲床都用工业机器人传递工件。
（3）1970年至今一直处于推广应用和技术发展阶段。
1970-1972年，工业机器人处于技术发展阶段。
1970年4月美国在伊利斯工学院研究所召开了第一届全国工业机器人会议。
据当时统计，美国大约200台工业机器人，工作时间共达60万小时以上，与此同时，出现了所谓了高级机器人，例如：森德斯兰德公司（Sundstrand）发明了用小型计算机控制50台机器人的系统。
又如，万能自动公司制成了由25台机器人组成的汽车车轮生产自动线。
麻省理工学院研制了具有有“手眼”系统的高识别能力微型机器人。
其他国家，如日本、苏联、西欧，大多是从1967，1968年开始以美国的“Versatran”和“Unimate”型机器人为蓝本开始进行研制的。
就日本来说，1967年，日本丰田织机公司引进美国的“Versatran”,川崎重工公司引进“Unimate”，并获得迅速发展。
通过引进技术、仿制、改造创新。
很快研制出国产化机器人，技术水平很快赶上美国并超过其他国家。
经过大约10年的实用化时期以后，从1980年开始进入广泛的普及时代。
我国虽然开始研制工业机器人仅比日本晚5-6年，但是由于种种原因，工业机器人技术的发展比较慢。