第一章1.3工業(yè)機器人技術及發(fā)展狀況;1.4工業(yè)機器人的分類及應用

1、第一章 工業(yè)機器人基礎1.3 工業(yè)機器人技術及發(fā)展狀況； 1.4 工業(yè)機器人的分類及應用【內(nèi)容提要】本課主要學習工業(yè)機器人技術發(fā)展狀況、分類、應用和發(fā)展趨勢。知識要點：? 了解機器人的發(fā)展狀況? 掌握工業(yè)機器人的分類? 熟悉工業(yè)機器人的常見分類及其行業(yè)應用重點：? 掌握工業(yè)機器人的分類? 掌握工業(yè)機器人的應用難點：? 工業(yè)機器人的應用關鍵字：機器人應用、工業(yè)機器人、組成、工作原理【本課內(nèi)容相關資料】1.3 工業(yè)機器人技術及發(fā)展狀況1.3.1 機器人的由來1920年，捷克作家卡雷爾 . 查培克( Karel Capek)編寫了一部幻想?。?羅莎姆萬能羅 博特公司(“ Rossum' s

2、Universal Robots”)。劇中描寫一家公司發(fā)明并制造了一大批能聽命于人， 能勞動而且形狀象人的機器， 公司驅(qū)使這些人造勞動者進行各種日常勞動， 甚至取 代了世界各國工人的工作， 而進一步的研究竟能使這些機器富有感情， 于是導致了它們反抗 主人的暴亂。劇中的人造勞動者取名為捷克語Robota，意為“苦力” 、“勞役”，英語 Robot系由此衍生而來。該劇轟動一時，很快譯傳國外。此后，種種“人形機器”見之于各類科學 幻想作品。如圖 2.1 所示。圖 2.1機器人形象的產(chǎn)生充分說明了人類對于先進生產(chǎn)工具的創(chuàng)造性想象和勇敢追求。 人們期 待著誕生一種通用、 柔軟、靈活的自動機械， 它與單能

3、的傳統(tǒng)機器不同，它能模仿人的器官 的功能， 從事那些只有人才能很好完成的工作。 于是， 人們這種美好的愿望給科學技術的研 究提出了一個深入的課題用工程的方法實現(xiàn)人體所特有的動作機能， 以及完成這些動作 所必要的智能。遙控操作器 ( Teleoperator )和數(shù)控機床的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生準備了技術條件。 二次 世界大戰(zhàn)期間， 在放射性材料的生產(chǎn)和處理過程中應用了一種簡單的遙控操縱器。 操縱人員 在一層很厚的混凝土防護墻外通過觀察，用手操縱兩個操縱桿(主動部分) ，操縱桿與墻內(nèi) 的一對機械抓手 (從動部分) 通過六個自由度的傳動機構相連， 于是機械抓手就能復現(xiàn)人手 的動作位置和姿態(tài)，代替了操作

4、人員的直接操作。 1947 年，人們對這種遙控操縱器進行改 進，采用電動伺服方式，使從動部分能相對于主動部分作跟隨運動。1949年，由于生產(chǎn)先進飛機的需要，美國麻省理工學院輻射實驗室(MIT RadiationLaboratory )開始研制數(shù)控銑床， 把復雜伺服系統(tǒng)的技術與最新發(fā)展的數(shù)字計算機技術結合 起來， 1953 年研制成功。切削模型以數(shù)字形式通過穿孔紙帶輸入機器，然后控制銑床的伺 服軸按照模型的軌跡作切削動作。1.3.2 全球機器人的發(fā)展狀況1954 年，美國的戴沃爾 George C. Devol 設計并制作了世界上第一臺機器人實驗裝置， 發(fā)表了適用于重復作業(yè)的通用性工業(yè)機器人一文

5、，并獲得了專利。Devol 巧妙地把遙控操作器的關節(jié)型連桿機構與數(shù)控機床的伺服軸連接在一起， 預定的機械手動作一經(jīng)編程輸入 后，機械手就可以離開人的輔助而獨立運行。 該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關 節(jié), 利用人手對機器人進行動作示教 , 機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。 這就是所謂的示教 再現(xiàn)機器人 , 現(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1958 年, 被譽為“工業(yè)機器人之父”的 Joseph F.Engel Berger 創(chuàng)建了世界上第一個機器人公司 Unimation(Universal Automation) 公司 , 并參與設計了第一臺 Unimate 機器人 , 1960

6、 年，根據(jù) Devol 的專利研 制出第一臺機器人樣機，定型生產(chǎn)了Unimate (意為“萬能自動”)機器人，如圖2.2 和圖2.3 所示。 Unimate 機器人可實現(xiàn)回轉(zhuǎn)、 伸縮、俯仰等動作， 是一臺用于壓鑄作業(yè)的五軸液 壓驅(qū)動機器人 , 手臂的控制由一臺專用計算機完成。 它采用分離式固體數(shù)控元件 , 并裝有存 儲信息的磁鼓 , 能夠記憶完成 180 個工作步驟。圖 2.2 第一臺工業(yè)機器人圖 2.3 Unimate 機器人 圖 2.4 Versatran 機器人與此同時 , 另一家美國公司“機床與鑄造公司” （ AMF）也開始研制工業(yè)機器人 , 即 設計制造了另一種可編程的機器人 Ver

7、satran （意為“多才多藝”） （Versatile Transfer） 人, 如圖 2.4 所示。 它主要用于機器之間的物料運輸 , 采用液壓驅(qū)動。 該機器人的手臂可 以繞底座回轉(zhuǎn) , 沿垂直方向升降 , 也可以沿半徑方向伸縮。一般認為 , Unimate 和 Versatran 是世界上最早的工業(yè)機器人，如圖 2.3 所示。這兩種工 業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控大致相似 , 但外形特征迥異 , 主要由類似人的手和臂組成。 這兩 種型號的機器人以“示教再現(xiàn)” 的方式在汽車生產(chǎn)線上成功地代替工人進行傳送、 焊接、噴 漆等作業(yè)， 它們在工作中表現(xiàn)出來的經(jīng)濟效益、可靠性、 靈活性， 使其它發(fā)達工業(yè)

8、國家為之 傾倒。 于是 Unimate 和 Versatran 作為商品開始在世界市場上銷售， 日本、 西歐也紛紛從美 國引進機器人技術。 1959 年，美國的英格伯格和德沃爾設計制造出世界上第一臺工業(yè)機器 人。自此，機器人的歷史才真正開始。1960 年，美國 Unimation 公司制成了世界上第一臺往復式工業(yè)機器人。在機器人嶄露頭角于工業(yè)生產(chǎn)的同時，研究領域不斷地把機器人技術引向深入發(fā)展。 1961 年，美國麻省理工學院 Lincoln 實驗室把一個配有接觸傳感器的遙控操縱器的從動部 分與一臺計算機連結在一起， 這樣形成的機器人可以憑觸覺決定物體的狀態(tài)。隨后， 用電視攝像頭作為輸入機理的計

9、算機圖像處理、物體辯識的研究工作也陸續(xù)取得成果。 1968 年， 美國斯坦福人工智能實驗室（ SAIL ）的 J.McCarthy 等人研究了新穎的課題：研制帶有手、 眼、耳的計算機系統(tǒng)。于是，智能機器人的研究形象逐漸豐滿起來。日本的機器人技術人員首先引進了美國機器人技術， 經(jīng)過技術消化并在日本迅速將其實 用化。 1967 年，日本東京機械貿(mào)易公司首次從美國引進Versatran 機器人； 1968，日本川崎重工業(yè)公司從美國引進 Unimate 機器人， 并對它進行改進， 增加了視覺功能， 使其成為一種 具有智能的機器人。 1968 年，美國斯坦福研究所公布他們研發(fā)成功的機器人Shakey，是

10、世界上第一臺智能機器人。 1969 年，日本早稻田大學加藤一郎實驗室研發(fā)出世界上第一臺以 雙腳走路的機器人。為了推廣應用這一新技術， 日本政府在技術政策和經(jīng)濟上都采用了措施加以扶植， 因此， 日本的工業(yè)機器人迅速走出了從試驗應用到成熟產(chǎn)品大量應用的階段， 工業(yè)機器人得以大量 生產(chǎn)和應用。 1973 年，世界上最大的機器人貿(mào)易展覽會世界機器人博覽會（IREX），第一次是在日本東京舉行，之后每二年舉行一次。 70 年代是日本機器人的迅速發(fā)展時期，日 本在機器人的產(chǎn)品開發(fā)和應用兩個方面超過美國，成為當今世界第一的“機器人王國”。70 年代以來，機器人產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，機器人技術發(fā)展為專門的學科。機器人進

11、入工業(yè) 生產(chǎn)的實用化時代。1970 年，第一次國際工業(yè)機器人會議在美國舉行。工業(yè)機器人各種卓有成效的實用范 例促成了機器人應用領域的進一步擴展， 同時， 又由于不同應用場合的特點， 導致了各種坐 標系統(tǒng)、 各種結構的機器人相繼出現(xiàn)。 而隨后的大規(guī)模集成電路技術的飛躍發(fā)展及微型計算機的普遍應用， 則使機器人的控制性能大幅度地得到提高，成本不斷降低。是，導致了數(shù)80 年代以來真正進入了實用推動了機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。機高性能的機器人所占比例將不斷同年日本山梨大學的牧野洋研制了百種類的不同結構、不同控制方法、不同用途的機器人終于在 化的普及階段， 汽車、電子等行業(yè)開始大量使用工業(yè)機器人， 器人的研究開發(fā)

12、， 無論就水平和規(guī)模而言都得到迅速發(fā)展， 增加1979 年 Unimation 公司推出 PUMA系列工業(yè)機器人，具有平面關節(jié)的 SCARA型機器人。 1985 年前后， FANUC和 GMF公司又先后推出交流伺服驅(qū)動的工業(yè)機器人產(chǎn)品。 這一時期， 各種裝配機器人的產(chǎn)量增長較快， 和機器人配套使用的裝置 和視覺技術正在迅速發(fā)展。機器人主要基于大規(guī)模生產(chǎn)考慮主要有以下兩個原因：1、勞動強度 2、盡量使用機器人完成簡單、重復的作業(yè)以降低成本。近十幾年來，歐洲的德國、意大利、法國及英國的機 器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展比較快。目前，世界上機器人無論是從技術水平上，還是從已裝備的數(shù)量上， 優(yōu)勢集中在以日美為代表的少數(shù)

13、幾個發(fā)達的工業(yè)化國家。 在國外，工業(yè)機器人技術日趨成熟， 已經(jīng)成為一種標準設備被工業(yè)界廣泛應用， 相繼形成了一批具有影響力的、 著名的工業(yè)機器人公司，包括國際四大巨頭：瑞典的ABB Robotics ，日本的發(fā)那科 FANUC、Yaskawa 和安川yaskawa ，德國的庫卡 KUKAR obotics 。此外，還有美國的 Adept Technology 、American Robot 、 加拿大的 Jcd International Robotics ，以色列的 Robogroup Tek 公司，都已成為其所在 地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。 2001 年，美國麻省理工學院研發(fā)出了世界上第一個有模擬

14、感情的機器 人。 2008年，世界上第一例機器人切除腦瘤手術成功。施行手術的是卡爾加里大學醫(yī)學院 研制的“神經(jīng)臂”?，F(xiàn)在世界上機器人總數(shù)最多的國家是日本， 占世界總數(shù)的一半以上。 其次是西歐， 約占 20，美國約占 10。在制造業(yè)中，包括汽車的焊接、機器加工、電子產(chǎn)品裝配，日本每1萬個雇員員中就擁有 325 臺機器人，也就是 30 個工人就擁有 1 臺機器人。除日本外每萬 名雇員擁有的機器人數(shù)的國家，依次為新加坡109臺、意大利 79 臺、瑞典 73臺。國際四大巨頭中， ABB集團（阿西布朗勃法瑞）于 1988 年由瑞典 ASEA公司和瑞士 BBCBrownBoveri 公司合并而成，是一個業(yè)

15、務遍及全球的電氣工程集團， ABB 是電力和自動 化技術領域的全球領先公司， 致力于為工業(yè)和電力行業(yè)客戶提供解決方案， 以幫助客戶提高 業(yè)績，同時降低對環(huán)境的不良影響。 ABB 致力于研發(fā)、生產(chǎn)機器人已有 30 多年的歷史并 且擁有全球 160000 多套機器人的安裝經(jīng)驗。作為工業(yè)機器人的先行者以及世界領先的機 器人制造廠商， 在瑞典、 挪威和中國等地設有機器人研發(fā)、 制造和銷售基地。 ABB 于 1974 年發(fā)明了世界上第一臺工業(yè)機器人， 并擁有當今最多種類、 最全面的機器人產(chǎn)品、 技術和服 務，及最大的機器人裝機量。 ABB 的領先不光體現(xiàn)在其所占有的市場份額和規(guī)模，還包括 其在行業(yè)中敏銳

16、的前瞻眼光。在中國， ABB 先進的機器人自動化解決方案和包括白車身，沖壓自動化，動力總成和 涂裝自動化在內(nèi)的四大系統(tǒng)正為各大汽車整車廠和零部件供應商以及消費品、鑄造、 塑料和金屬加工工業(yè)提供全面完善的服務。 ABB 在中國主要生產(chǎn)大型工業(yè)機器人，弧焊、涂裝等 小型機器人和機器人控制器， 產(chǎn)品出口全世界。 隨著中國工業(yè)行業(yè)的迅猛發(fā)展， 對工業(yè)機器 人的需求也日益增加， ABB 將不斷開發(fā)出適合本地和亞太市場需求的新的機器人解決方案， 以此來滿足廣大客戶的特殊需求，幫助其提高生產(chǎn)效率。1.3.3 我國工業(yè)機器人的發(fā)展狀況我國工業(yè)機器人起步于 20 世紀 70 年代初期 , 經(jīng)過 30 多年的發(fā)展

17、 , 大致經(jīng)歷了 3 個 階段: 70 年代的萌芽期 , 80 年代的開發(fā)期和 90 年代的適用化期。20 世紀 70 年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑 : 人類登上了月球 , 實現(xiàn)了金星、 火星 的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界范圍內(nèi)工業(yè)機器人的應用掀起了一個高潮 , 尤其在 日本發(fā)展更為迅猛 , 它補充了日益短缺的勞動力。 在這種背景下 , 我國于 1972 年開始研制 自己的工業(yè)機器人。從 20 世紀 90 年代初期起 , 我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期, 掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮。我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步 , 先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、

18、切割、搬運、包裝、碼垛等各種用途的工 業(yè)機器人 , 并實施了一批機器人應用工程 , 形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地 , 為我國機器人 產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。國內(nèi)在工業(yè)機器人研發(fā)方面，沈陽新松機器人自動化股份有限公司在自動導引車(Automated guided vehicle，AGV) 等方面取得重要市場突破 ,哈爾濱博實自動化股份有限公司重點在石化等行業(yè)的自動包裝與碼垛機器人方面進行產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化推廣應用， 廣 州數(shù)控設備有限公司研發(fā)了自主知識產(chǎn)權的工業(yè)機器人產(chǎn)品，用于機床上下料等 , 昆山華恒 焊接股份有限公司開展了焊接機器人研發(fā)與應用， 上海沃迪科技公司聯(lián)合上海交通大學研制 成功了碼垛機器

19、人并進行市場化推廣， 天津大學在并聯(lián)機器人上取得了重要進展， 相關技術 獲得美國專利。奇瑞裝備有限公司與哈爾濱工業(yè)大學合作研制的 165kg 點焊機器人，已在 自動化生產(chǎn)線線開始應用， 分別用于焊接、 搬運等場合， 自主研制出我國第一條國產(chǎn)機器人 自動化焊接生產(chǎn)線，可實現(xiàn) S11 車型左右側圍的生產(chǎn)，如圖 6 所示。另外，安徽埃夫特、 南京埃斯頓、安徽巨一自動化、常州銘賽、青島科捷自動化、蘇州博實、北京博創(chuàng)等在工業(yè) 機器人整機、系統(tǒng)集成應用或是核心部件方面也進行了研發(fā)和市場化產(chǎn)業(yè)推廣。 2000 年， 我國獨立研制的第一臺具有人類外形、 能模擬人類基本動作的類人型機器人在長沙國防科技 大學問世

20、。我國工業(yè)機器人的發(fā)展經(jīng)歷了一系列國家攻關， 計劃支持的應用工程開發(fā)， 奠定了我國 獨立自主發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的基礎。 但是， 我國工業(yè)機器人在總體技術上與國外先進水平相比 還有很大差距，僅相當于國外 90 年代中期的水平。目前工業(yè)機器人的生產(chǎn)規(guī)模仍然不大， 多數(shù)是單件小批生產(chǎn)， 關鍵配套的單元部件和器件始終處于進口狀態(tài)， 工業(yè)機器人的性價比 較低。 伴隨我國經(jīng)濟的高速增長， 以汽車等行業(yè)需求為牽引， 我國對工業(yè)機器人需求量急劇 增加， 國際工業(yè)機器人知名企業(yè)如 ABB 、FANAC 等紛紛在中國建廠， 國外知名品牌工業(yè)機 器人價格逐年下降， 制約了我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的形成和實現(xiàn)規(guī)?；陌l(fā)展， 我

21、國工業(yè)機器 人新裝機量近 90% 仍依賴進口。從制造業(yè)的發(fā)展歷程看，我國正處于高速工業(yè)化進程中，生產(chǎn)手段必然要經(jīng)歷機械化、 自動化、 智能化、 信息化的變革， 工業(yè)制成品也將經(jīng)歷數(shù)量、 質(zhì)量、柔性低成本的發(fā)展階段， 目前制造業(yè)普遍需要技術和設備升級改造，以增強競爭力，提高經(jīng)濟效益。 目前我國 機器人研究的主要內(nèi)容如下：1. 示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化技術研究。這些研究主要包括 : 關節(jié)式、側噴式、頂 噴式、龍門式噴涂機器人產(chǎn)品的標準化、通用化、模塊化、系列化設計；柔性仿形噴涂機器 人開發(fā)；焊接機器人產(chǎn)品的標準化、通用化、 模塊化、系列化設計；弧焊機器人用激光視 覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)； 焊接機器

22、人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真； 電子行業(yè)用裝 配機器人產(chǎn)品標準化、通用化、模塊化、系列化設計； 批量生產(chǎn)機器人所需的專用制造、 裝配、測試設備和工具的研究開發(fā)。2. 智能機器人開發(fā)研究。 這些研究主要包括： 遙控加局部自主系統(tǒng)構成和控制策略研 究；智能移動機器人的導航和定位技術研究； 面向遙控機器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)； 人機交互環(huán) 境建模系統(tǒng)； 基于計算機屏幕的多機器人遙控技術。3. 機器人化機械研究開發(fā)。這些研究開發(fā)主要包括： 并聯(lián)機構機床 (VMT) 與機器人化 加工中心 (RMC) 開發(fā)研究； 機器人化無人值守和具有自適應能力的多機遙控操作的大型散 料輸送設備。4. 以機器人為基礎的

23、重組裝配系統(tǒng)。這些系統(tǒng)主要包括：開放式模塊化裝配機器人； 面向機器人裝配的設計技術； 機器人柔性裝配系統(tǒng)設計技術； 重構機器人柔性裝配系統(tǒng)設計 技術；裝配力覺、 視覺技術；智能裝配策略及其控制技術。5. 多信息融合與配置技術。該技術主要包括：機器人的傳感器配置和融合技術在水泥 生產(chǎn)和污水處理系統(tǒng)中的應用； 智能傳感器的設計應用。1.3.4 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀 國際工業(yè)機器人技術日趨成熟，基本沿著兩個路徑在發(fā)展： 一是模仿人的手臂，實現(xiàn) 多維運動，典型應用為點焊、弧焊機器人；二是模仿人的下肢運動，實現(xiàn)物料輸送、傳遞等 搬運功能，如搬運機器人 。國產(chǎn)與進口的機器人尚存一定差距，現(xiàn)狀： 第一，低端技

24、術水 平有待改善。 第二，產(chǎn)業(yè)鏈條亟待充實與規(guī)范。1.4 工業(yè)機器人的分類及應用機器人的分類如圖 2.5 所示。1. 按機器人的控制方式分可把機器人分為非伺服機器人和伺服控制機器人兩種。( 1)非伺服機器人( non-servo robots )。非伺服機器人工作能力比較有限， 它們往往涉及那些叫做 “終點” 、“抓放” 或“開關” 式機器人，尤其是“有限順序”機器人。這種機器人按照預先編制好的程序順序進行工作， 使用終端限位開關、制動器、插銷板和定序器來控制機器人機械手的運動；其工作原理如圖？所示。圖中， 插銷板用來預先規(guī)定機器人的工作順序， 而且往往是可調(diào)的。 定序器是 一種定序開關或步進

25、裝置， 它能夠按照預定的正確順序接通驅(qū)動裝置的能源。 驅(qū)動裝置接通 能源后， 就帶動機器人的手臂、 腕部和抓手等裝置運動。 當它們運動到由終端限位開關所規(guī) 定的位置時，限位開關切換工作狀態(tài)，給定序器送去一個“工作任務業(yè)已完成”的信號，并 使終端制動器動作，切斷驅(qū)動能源，使機械手停止運動。機器人控制方式時期或等級驅(qū)動方式幾何結構伺服 非伺服一代：示教 二代：感知 三代：智能機械/ 電動/液動/ 氣動/ 新型直角坐標 / 圓 柱坐標 / 球坐 標 / 關節(jié)型圖 2.5 機器人的分類（ 2 ）伺服控制機器人（ servo-controlled robots）。伺服控制機器人比非伺服控制機器人有更強的

26、工作能力， 因而價格較貴， 而且在某些情 況下不如簡單的機器人可靠。其工作原理如圖？所示。 伺服系統(tǒng)的被控制量（即輸出）可 為機器人端部執(zhí)行裝置（或工具）的位置、速度、加速度和力等。通過反饋傳感器取得的反 饋信號與來自給定裝置 （如給定電位器） 的綜合信號， 用比較器加以比較后， 得到誤差信號， 經(jīng)過放大后用于激發(fā)機器人的驅(qū)動裝置， 進而帶動末端執(zhí)行裝置以一定規(guī)律運動， 達到規(guī)定 的位置或速度等。顯然，這就是一個反饋控制系統(tǒng)。2 按發(fā)展時期（按技術等級劃分 ）分類，第一代是示教再現(xiàn)型機器人；第二代是感知 機人器；第三代是智能機器人。（1）示教再現(xiàn)機器人 第一代工業(yè)機器人能夠按照人類預先示教的軌

27、跡、 行為、 順序和 速度重復作業(yè)，示教可由操作員手把手進行或通過示教器完成 。（ 2）感知機器人 第二代工業(yè)機器人程具有環(huán)境感知裝置， 能在一定度上適應環(huán)境的變 化，目前已經(jīng)進入應用階段。 有感覺的機器人。（ 3）智能機器人 第三代工業(yè)機器人具有發(fā)現(xiàn)問題， 并且能自主地解決問題的能力， 尚 處于實驗研究階段。3. 按機器人的驅(qū)動方式分類：電力驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動、新型驅(qū)動球坐標機器人、關節(jié)型機器人4. 按幾何結構分類： 直角坐標機器人、圓柱坐標機器人、分別如圖 2.6 、圖 2.7 、圖 2.8 、圖 2.9 所示。圖 2.6 直角坐標機器人圖 2.7 圓柱坐標機器人圖 2.8 球坐標機

28、器人圖 2.9 關節(jié)型機器人（ 1）直角坐標機器人 具有空間上相互垂直的多個直線移動軸， 通過直角坐標方向的 3 個獨立自由度確定其手部的空間位置，其動作空間為一長方體。（ 2）柱面坐標機器人 主要由旋轉(zhuǎn)基座、 垂直移動和水平移動軸構成， 具有一個回轉(zhuǎn)和 兩個平移自由度，其動作空間呈圓柱形。（ 3）球面坐標機器人 空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動和平移 3 個自由度確定，動作空間 形成球面的一部分。（ 4）柱面坐標機器人 主要由旋轉(zhuǎn)基座、 垂直移動和水平移動軸構成， 具有一個回轉(zhuǎn)和 兩個平移自由度， 其動作空間呈圓柱形。 地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、 帶動小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸度， 其動作空間呈圓柱形。5. 機器

29、人按用途分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、服務機器人。 （1）工業(yè)機器人廣義的工業(yè)機器人，也可以叫產(chǎn)業(yè)機器人，應用在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要應用在制造業(yè) 部門，進行焊接、噴漆、裝配、搬運、檢驗、農(nóng)產(chǎn)品加工等作業(yè)。工業(yè)機器人主要應用在汽車制造、機械制造、 電子器件、 集成電路、塑料加工等較大規(guī) 模生產(chǎn)企業(yè)。按作業(yè)任務將工業(yè)機器人又可以分為搬運、碼垛、焊接、涂裝、裝配機器人。 常見的工業(yè)機器人如圖 2.10 所示。圖 2.10 常見的工業(yè)機器人 機器人搬運被廣泛應用于機床上下料、 沖壓機自動化生產(chǎn)線、 自動裝配流水線、 碼垛搬 運、集裝箱等的自動搬運。 機器人碼垛被廣泛應用于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等生 產(chǎn)企業(yè)

30、，對紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適用。 機器人焊接 最早應用在裝配生產(chǎn)線上。 開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式， 實現(xiàn)了在一條焊接機器人生產(chǎn) 線上同時自動生產(chǎn)若干種焊件 。 機器人涂裝被廣泛應用汽車、汽車零配件、鐵路、家電、 建材、機械等行業(yè) 機器人裝配被廣泛應用于各種電器的制造行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組裝作業(yè)， 具有高效，精確，不間斷工作的特點。（2）農(nóng)業(yè)機器人常見的農(nóng)業(yè)機器人如圖 2.11 所示。六足伐木機器人 采摘草莓的機器人 噴灑農(nóng)藥的機器人圖 2.11 農(nóng)業(yè)機器人六足伐木機器人除了具有傳統(tǒng)伐木機械的功能之外， 它最大的特點就在于其巨型的昆蟲 造型了， 因此它能夠更好的適

31、應復雜的路況， 而不至于像輪胎或履帶驅(qū)動的產(chǎn)品那樣行動不 便 。采摘草莓的機器人。這款機器人內(nèi)置有能夠感應色彩的攝像頭，可以輕而易舉地分辨 出草莓和綠葉， 利用事先設定的色彩值， 再配合獨特的機械結構， 它就可以判斷出草莓的成 熟度，并將符合要求的草莓采摘下來。3）軍用機器人地面機器人 空中機器人水下機器人 空間（太空）機器人圖 2.12 軍事機器人軍事機器人，用于軍事目的，或進攻性的，或防御性的。軍用機器人按應用的環(huán)境不 同有分為地面軍用機器人、 空中軍用機器人、 水下軍用機器人和空間軍用機器人幾類。 所謂 地面軍用機器人是指在地面上使用的機器人系統(tǒng)， 它們不僅在和平時期可以幫助民警排除炸

32、彈、完成要地保安任務， 在戰(zhàn)時還可以代替士兵執(zhí)行掃雷、偵察和攻擊等各種任務?？罩袡C 器人一般是指無人駕駛飛機， 是一種以無線電遙控或由自身程序控制為主的不載人飛機， 機 上無駕駛艙， 但安裝有自動駕駛儀、 程序控制裝置等設備， 廣泛用于空中偵察、 監(jiān)視、 通信、 反潛、電子干擾等。 無人遙控潛水器， 也稱水下機器人。 一種工作于水下的極限作業(yè)機器人， 能潛入水中代替人完成某些操作 , 又稱潛水器。開發(fā)和利用太空的前景無限美好，可是惡劣 的空間環(huán)境給人類在太空的生存活動帶來了巨大的威脅。 要使人類在太空停留， 需要有龐大 而復雜的環(huán)境控制系統(tǒng)， 生命保障系統(tǒng)， 物質(zhì)補給系統(tǒng)， 救生系統(tǒng)等， 這些系統(tǒng)的耗資十分 巨大。在未來的空間活動中，將有大量的空間加工， 空間生