(完整版)细解工业机器人的关键零部件
工业机器人本体构成与特点
工业机器人本体构成与特点
工业机器人本体就是机器人的机械部分，又叫操作机，是工业机器人的操作机构，是指工业机器人的原样和自身。
工业机器人是典型的机电一体化产品，一般由机械本体、控制系统、传感器、驱动器和输入/输出系统接口等五部分构成。
工业机器人本体机械结构由五部分构成：1、传动部件；2、机身及行走机构；3、臂部；4、腕部；5、手部。
工业机器人本体由以下五大部分构成
1、工业机器人本体：机器人的机械本体机构基本上分为两大类，一类是操作本体机构，它类似人的手臂和手腕，另一类为移动型本体结构，主要实现移动功能，。
2、驱动伺服单元：伺服单元的作用是使驱动单元驱动关节并带动负载按预定的轨迹运动。
已广泛采用的驱动方式有：液压伺服驱动、电机伺服驱动，气动伺服驱动。
3、数控系统：各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后，在各采样周期给出。
机器人通常采用主计算机与关节驱动伺服计算机两级计算机控制，计算机控制系统包括电机驱动软件和轨迹控制软件。
4、传感系统：除了关节伺服驱动系统的位置传感器(称作内部传感器)外，还需要搭配视觉、力觉、触觉、接近等多种类型的传感器(称作外部传感器)。
5、输出/输入系统接口：为了与周边系统及相应操作进行联机与
应答，会开放各种通信接口和人机通信装置。
工业机器人本体的结构特点有：
1、工业机器人本体可以简化成各连接杆首尾相连、末端开放的一个开式运动链，机器人本体的结构刚度差，并随空间位置的变化而变化；
2、机器人本体的每个连杆都具有独立的驱动器，连杆的运动各自独立，运动更为灵活；一般连杆机构有1-2个原动件，各连杆间的运动是相互约束的，；
3、连杆驱动扭矩变化复杂，和执行件位置相关。
工业机器人组成及工作原理
(2)有效负载(Payload) 有效负载是指机器人操作机在工作时臂端可能搬运 的物体重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作机的负荷能力。
控制信息
• 顺序信息：各种动作单元（包括机械手和外围设备） 按动作先后顺序的设定、检测等。
• 位置信息：作业之间各点的坐标值，包括手爪在该 点上的姿态，通常总称为位姿（POSE）。
• 时间信息：各顺序动作所需时间，即机器人完成各 个动作的速度。
二、工业机器人的技术参数
表示机器人特性的基本参数和性能指标主要有工作空间、自由度、有效负载、 运动精度、运动特性、动态特性等。
例：电装（DENSO）机械手
• 系统组成感知系统1感受系统由内部传感器4
模块和外部传感器模块
组成, 用以获取内部和
外部环境状态中有意义
的信息。
2
智能传感器的使用提高
了机器人的机动性、适
应性和智能化的水准。
3
智能传感器的使用提高了
机器人的机动性、适应性
和智能化的水准。
对于一些特殊的信息, 传 感器比人类的感受系统 更有效。
“自主控制”方式：是机器人控制中最高级、最复杂的控制方 式，它要求机器人在复杂的非结构化环境中具有识别环境和自 主决策能力，也就是要具有人的某些智能行为。
示教再现
– 示教－再现 即分为示教－存储－再现-操作四步进行。 • 示教：方式有两种：(1) 直接示教－手把手； (2) 间接示教－示教盒控制。 • 存储：保存示教信息。 • 再现：根据需要，读出存储的示教信息向机器人发 出重复动作的命令。
工业机器人的组成及各部分的作用
工业机器人的组成及各部分的作用示例文章篇一：嘿，同学们！你们知道工业机器人吗？我跟你们说，这可太神奇啦！工业机器人就像是一个超级厉害的大力士，能帮人们做很多很多复杂又困难的工作。
那它是由啥组成的呢？又为啥这么厉害呢？咱们一起来瞧瞧！先来说说工业机器人的身体，也就是机械本体部分。
这就好比是我们人的骨架，支撑着整个机器人呢！要是没有这结实的骨架，机器人怎么能承受得住各种工作带来的压力和挑战呀？它得足够坚固，才能在工厂里跑来跑去干活，对吧？再看看机器人的驱动系统，这可不得了！它就像是机器人的肌肉，给机器人提供动力，让机器人能活动起来。
想象一下，如果我们人没有了肌肉，是不是连动一下手指头都难？机器人也是这样，没有驱动系统，那就是一堆废铁，啥也干不了！还有那控制系统，哇塞，这简直就是机器人的大脑！它指挥着机器人该干啥，啥时候干，怎么干。
这就好像老师在教室里指挥我们一样，没有老师的指挥，咱们不就乱套啦？机器人要是没有控制系统，那也是瞎忙活，根本完成不了任务。
传感器系统呢，就像是机器人的眼睛、耳朵和鼻子，能让机器人感知周围的环境。
比如说温度、湿度、压力啥的，它都能感觉到。
这不就跟我们一样嘛，我们靠眼睛看、耳朵听、鼻子闻来了解周围的世界，机器人靠传感器来做到这些。
执行机构呢，就好比是机器人的手和脚，负责具体去完成工作任务。
比如抓取东西、焊接、喷漆等等。
要是没有这灵活的手和脚，机器人再有本事也没办法施展呀！工业机器人的这些部分，哪一个都不能少，它们就像一个团队一样，紧密合作，共同完成各种各样的工作。
想想看，如果一个工厂里全是这样厉害的工业机器人在工作，那得多高效啊！它们不用休息，不用喊累，一直不停地工作，生产出好多好多的产品。
这难道不厉害吗？我觉得呀，工业机器人的出现，真的是让我们的生活变得更加美好，更加便捷啦！它们让工厂的生产效率大大提高，也让我们能更快地用上各种各样的好东西。
你们说是不是呀？示例文章篇二：《神奇的工业机器人》嘿，小伙伴们！你们知道吗？现在的工厂里有一种超级厉害的“大家伙”，那就是工业机器人！它们就像是工厂里的超级英雄，不知疲倦地工作着，为我们生产出各种各样的东西。
工业机器人核心技术全解析
工业机器人核心技术全解析无论是德国率先提出的“工业4.0”概念，美国推行的“先进制造伙伴关系(AMP)”计划，还是日本正在实施的“智慧制造系统(IMS)”和中国工信部通过的“中国制造2025规划”，这些都指向同一个目标，那就是希望通过先进的IT与自动化技术来促进制造业的革新，以实现“智能化”，提升效率，降低成本。
而要实现这个目标工业机器人是不可或缺的一环。
以前，工业机器人应用最为广泛的是汽车制造业；现在，工业机器人制造企业正努力向其他领域拓展。
工业机器人制造企业也如雨后春笋般不断涌现，据统计仅去年中国国内差不多增加了200多加工业机器人制造厂商。
对于工业机器人的市场前景，业界都是一致看好，普遍认为未来5~10年将会迎来工业机器人的一个爆发期。
不过，要想在这一波浪潮中得益的话也并不容易。
因为工业机器人涉及的系统相当复杂，仅核心零部件就包括了机械系统、控制器、伺服器和减速器等等。
本刊就工业机器人的关键技术问题采访了一些半导体厂商，详细介绍了工业机器人当中的一些电子核心零部件。
控制器平台之争在Altera公司亚太区工业业务部市场开发首席经理江允贵看来，有三个趋势在推动着工业自动化市场的蓬勃发展。
一是，提升能源效率，降低能源成本；二是提升生产效率，这包括功能安全、生产线的稳定安全、保护操作人员的安全、以及机器损坏的降低和更长的生命周期和可靠度；三是所谓的智能工厂。
而只有前面两个因素达到后，才有可能实现智能工厂。
他认为工业机器人是自动化里的很关键一部分。
江允贵拿智能工厂举例，他说现在一个典型的的智能工厂，从企业到工厂，以及工厂内如都是以工业以太网相连接的，他认为用工业以太网取代传统的以太网，主要是因为工业以太网的实时性更好。
工业以太网可以连接主站和从站，连接主站中的PLC、PAC/运动控制器和HMI，和从站中的伺服器、I/O模块等等。
他进一步指出，其实工业机器人就是由这些关键零组件组合而成。
由这些主站和从站可以组合成一个工业机器人，也可以做成一个CNC，CNC也是工厂自动化的一个关键。
工业机器人三大核心部件是什么？【解析】
工业机器人三大核心部件是什么？内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.控制器控制器国内外差距小。
控制器是机器人的大脑，发布和传递动作指令。
包括硬件和软件两部分：硬件就是工业控制板卡，包括一些主控单元、信号处理部分等电路，国产品牌已经掌握;软件部分主要是控制算法、二次开发等，国产品牌在稳定性、响应速度、易用性等还有差距。
控制器的问题在于，由于其“神经中枢”的地位和门槛相对较低，成熟机器人厂商一般自行开发控制器，以保证稳定性和维护技术体系。
因此控制器的市场份额基本跟机器人本体一致。
国际上也有KEBA、倍福、贝加莱这样提供控制器底层平台的厂商。
因此在当前环境下国内专业研发控制器的企业会比较艰难。
控制器的机会在于标准化和开放性。
现有的机器人控制器封闭构造，带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点，已不能适应智能化和柔性化要求。
开发模块化、标准化机器人控制器，各个层次对用户开放是机器人控制器的一个发展方向。
我国863计划也已经立项。
机器人接口统一是大趋势，未来可能会出现提供控制器模块的平台型企业。
市场规模方面，按十三五规划到2020年我国机器人保有量80万台，假设国产机器人占50%的份额，控制器价格1.5万元，算上更换及维护，国产控制器的市场规模在60-70亿元。
伺服电机伺服电机竞争激烈，外资掌握话语权。
伺服电机在机器人中用作执行单元，是影响机器人工作性能的主要因素。
伺服电机主要分为步进、交流和直流，机器人行业应用多的是交流伺服，约占65%伺服电机与控制器关联紧密。
伺服系统外资企业占据绝对优势。
日系品牌凭借良好的产品性能与极具竞争力的价格垄断了中小型OEM(设备制造业)市场。
工业机器人基础知识
1．工业机器人技术及关键基础部件（1）机器人关键基础部件定义、分类及市场占有率；机器人关键基础部件是指构成机器人传动系统，控制系统和人机交互系统，对机器人性能起到关键影响作用，并具有通用性和模块化的部件单元。
机器人关键基础部件主要分成以下三部分：高精度机器人减速机，高性能交直流伺服电机和驱动器，高性能机器人控制器等。
目前在高精度机器人减速机方面，市场份额的75%均两家日本减速机公司垄断，分别为提供RV摆线针轮减速机的日本Nabtesco和提供高性能谐波减速机的日本Harmonic Drive.包括 ABB, FANUC, KUKA,MOTOMAN在内国际主流机器人厂商的减速机均由以上两家公司提供，与国内机器人公司选择的通用机型有所不同的是，国际主流机器人厂商均与上述两家公司签订了战略合作关系，提供的产品大部分为在通用机型基础上根据各厂商的特殊要求进行改进后的专用型号。
国内在高精度摆线针轮减速机方面研究起步较晚，仅在部分院校，研究所有过相关研究。
目前尚无成熟产品应用于工业机器人。
近年来国内部分厂商和院校开始致力高精度摆线针轮减速机的国产化和产业化研究，如浙江恒丰泰，重庆大学机械传动国家重点实验室，天津减速机厂，秦川机床厂，大连铁道学院等。
在谐波减速机方面，国内已有可替代产品，如北京中技克美，北京谐波传动所，但是相应产品在输入转速，扭转高度，传动精度和效率方面与日本产品还存在不小的差距，在工业机器人上的成熟应用还刚刚起步。
在伺服电机和驱动方面，目前欧系机器人的驱动部分主要由伦茨，Lust，博世力士乐等公司提供，这些欧系电机及驱动部件过载能力，动态响应好，驱动器开放性强，且具有总线接口，但是价格昂贵。
而日系品牌工业机器人关键部件主要由安川，松下，三菱等公司提供，其价格相对降低，但是动态响应能力较差，开放性较差，且大部分只具备模拟量和脉冲控制方式。
国内近年来也开展了大功率交流永磁同步电机及驱动部分基础研究和产业化，如哈尔滨工业大学，北京和利时，广州数控等单位，并且具备了一点的生产能力，但是其动态性能，开放性和可靠性还需要更多的实际机器人项目应用进行验证。
工业机器人技术基础 第2章 工业机器人的机械结构
和腕部相连处可拆卸
一个机器人有多个末端 执行器装置或工具
通用性较差
一种工具往往只能执行 一种作业任务
形态各异
是一个独立的部件
可以具有手指或无手指 可以有手爪或作业工具
手部是工业机器人机械系统 的三大部件之一
工业机器人末端执行器的特点
由于工业机器人所能完成的工作非常广泛，末端执行器很难做到标 准化，因此在实际应用当中，末端执行器一般都是根据其实际要完成的 工作进行定制。常用的有以下几种分类：
3、传动机构
驱动源的驱动力通过传动机 构驱动手指开合并产生夹紧力。 按其手指夹持工件时运动方式 的不同，可分为回转型和平移 型传动机构。
（1） 回转型
（2） 平移型
（1）回转型传动机构
夹钳式末端执行器中用得最多的 是回转型传动机构
其手指就是一对杠杆，一般再 与斜楔、滑槽、连杆、齿轮、 蜗轮蜗杆或螺杆等机构组成复 合式杠杆传动机构，用以改变 传动比和运动方向等
与夹钳式末端执行器 相比，结构简单，重 量轻、吸附力分布均 匀，对于薄片状物体 的搬运更具有优越性
适用场合
广泛应用于非金属材 料或不可剩磁的材料 的吸附，但要求物体 表面较平整光滑、无 孔、无凹槽
1、气吸附式末端执行器
气吸附式末端执行器由吸盘、吸盘架和气路组成，气吸附式末端执 行器按形成压力差的方法分类，可分为真空吸附、气流负压吸附、挤压 排气负气压吸附等。
内撑式
外夹式
移动式 回转式
二手指 多手指
2、驱动装置
驱动装置是向传动机构提 供动力的装置。通常采用气动、 液动、电动和电磁来驱动。如 图所示，为气压驱动的夹钳式 末端执行器，气缸4中的压缩 空气推动活塞5，使齿条1做 往复运动，经扇形齿轮2带动 平行四边形机构，使手指3平 行地快速张合。
工业机器人内部结构及基本组成原理详解
工业机器人内部结构及基本组成原理详解展开全文工业机器人详解你对工业机器人有着什么样的了解？关于工业机器人，我们过去也反反复复推送了很多的文章，在这一次，我们将尝试解决有关---在工业环境中使用的最常见的机器人和作业时经常会遇到的问题。
关于工业机器人定义什么可以被认为是一个工业机器人?什么不能被称为工业机器人？工业机器人直到最近才能避开这种混乱。
不是在工业环境中使用的每个机电设备都可以被认为是机器人。
根据国际标准组织的定义，工业机器人是一种可编程的三自由度或多轴自动控制的可编程多用途机械手。
这几乎是在谈论工业机器人时被接受的定义。
工业机器人自中年以来发生了什么变化？越来越多的工程师和企业家正在寻找越来越多的机器人技术，帮助在工业环境中优化工作流程的方式。
随着时代的发展和机器人技术的进步，机器人手臂必须为诸如仓储中使用的群组AGV等新手铺路。
我们经常说典型的工业机器人由工具，工业机器人手臂，控制柜，控制面板，示教器以及其他外围设备组成。
那么这些是什么？这些部分通常都在一起，控制柜类似于机器人的大脑。
控制面板和示教器构成用户环境。
工具（也称为末端执行器）是为特定任务设计的设备（例如焊接或喷涂）。
机器人手臂基本上是移动工具的东西。
但并不是每个工业机器人都像一个手臂。
不同机器人有不同类型的结构。
控制面板---操作员使用控制面板来执行一些常规任务。
（例如：改变程序或控制外围设备）。
应用“机器人工人”----什么时候应该使用工业机器人而不是人工？相信这个问题大家思考的次数并不少了。
理想情况下，这应该是双赢的。
想快速看到效果，你需要知道什么是别人最不喜欢的工作。
想得最多的是那些重复的，乏味的工作，需要从工作人员那边进行大量单调的行动，这个思考是正确的，因为正是如此，例如从一个输送机到另一个输送机。
如果总是相同的任务，您可以使用专门针对您的需求量身定制的自动化解决方案。
工厂的工作处理需要越来越灵活，在这些情况下，正确的解决方案是：可以试用用于不同任务的可重新编程的机器人进行任务操作。
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细解工业机器人的关键零部件
当前，工业机器人产业市场呈现爆炸式增长势头，而工业机器人产业的发展必将为其核心零配件应用提供众多机会。
工业机器人除了本体以外，主要有三大核心零配件，控制器、伺服系统、减速器，它们占到工业机器人成本的70%左右。
而随着人工智能浪潮的越演越烈，机器视觉系统也成了工业机器人不可或缺的一部分。
工业机器人的大脑：控制器
控制器是机器人的大脑，发布和传递动作指令。
包括硬件和软件两部分：硬件就是工业控制板卡，软件部分主要是控制算法、二次开发等。
目前国外主流机器人厂商的控制器均为在通用的多轴运动控制器平台基础上进行自主研发，各品牌机器人均有自己的控制系统与之匹配，国内企业控制器尚未形成市场竞争优势。
现有的工业机器人控制器封闭构造，带来开放性差、软件独立性差、容错性差、扩展性差、缺乏网络功能等缺点，已不能适应智能化和柔性化要求。
开发标准化、开放化控制器是工业机器人控制器的一个发展方向，存在巨大发展空间。
到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右，未来五年复合增速约为27%。
工业机器人的眼睛：机器视觉系统
工业自动化的真正实现，需要高度智能化的工业机器人去替代人类的一部分工作，而显然，如果想让机器人去很好的替代人类工作的话，首先要做的就是让它们得能“看”到才行，这就要依赖机器视觉系统来完成。
机器视觉系统可以通过机器视觉产品即图像摄取装置，将被摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，得到被摄目标的形态信息，根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，然后图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。
到2021年，机器视觉全球市场价值预计将达285亿美
元，2016-2020年期间，以8.4%的复合年增长率增长，而我国将维持20%的增长率，远大于世界平均水平。
工业机器人的关节：伺服系统
伺服系统是工业自动化的重要组成部分，是自动化行业中实现精确定位、精准运动的必要途径，在机床工具、纺织机械、印刷机械和包装机械等领域得到广泛应用。
随着近几年工业机器人、电子制造设备等产业的迅速扩张，其在新兴产业的应用规模出现增长迅速。
机器人的关节驱动离不开伺服系统。
关节越多，机器人的柔性和精准度越高，所需要使用的伺服电机数量就越多。
工业机器人市场的快速增长将带动伺服系统市场规模不断上升。
到2020年我国工业机器人用伺服系统市场规模将达47亿元左右，未来五年复合增长率约为35%。
工业机器人的神经：减速器
减速器是连接动力源和执行机构之间的中间装置，通常它把电动机、内燃机等高速运转的动力通过输入轴上的小齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，并传递更大的转矩。
大量应用在工业机器人上的减速器主要有两类：RV减速器和谐波减速器。
近年来，随着我国工业机器人应用市场的快速发展，工业机器人用减速器市场需求规模也随之增长。
中投顾问产业研究中心预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元，未来五年复合增长率约为30%。
工业机器人这么火，万不可忽视工业机器人应用人才的培养。
武汉金石兴机器人学院携手世界500强ABB机器人公司，开展中国工业机器人人才培养战略。
常年开设目前市场实用价值最高的工业机器人培训课程，包含工业机器人编程调试培训、工业机器人维护保养培训、工业机器人系统集成培训、焊接机器人培训、码垛搬运机器人培训等。
配合“中国制造2025”规划做好高端技术技能人才培养布局。