根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)(Manipulator)，具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。
焊接機(jī)器人
焊接機(jī)器人是從事焊接(包括切割與噴涂)的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)(Manipulator)，具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊(割)槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。
焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜(硬件及軟件)組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)(弧焊)、焊槍(鉗)等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。
焊接機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車制造業(yè)，汽車底盤、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車底盤焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。豐田公司已決定將點(diǎn)焊作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)裝備其日本國(guó)內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，因而甚至試圖用它來(lái)代替某些弧焊作業(yè)。在短距離內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也大為縮短。該公司最近推出一種高度低的點(diǎn)焊機(jī)器人，用它來(lái)焊接車體下部零件。這種矮小的點(diǎn)焊機(jī)器人還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起，共同對(duì)車體上部進(jìn)行加工，從而縮短了整個(gè)焊接生產(chǎn)線長(zhǎng)度。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的桑塔納、帕薩特、別克、賽歐、波羅等后橋、副車架、搖臂、懸架、減振器等轎車底盤零件大都是以MIG焊接工藝為主的受力安全零件，主要構(gòu)件采用沖壓焊接，板厚平均為1。5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當(dāng)高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車的安全性能。 應(yīng)用機(jī)器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀和內(nèi)在質(zhì)量，并保證了質(zhì)量的穩(wěn)定性和降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)環(huán)境。
碼垛機(jī)器人
碼垛機(jī)器人是從事碼垛的工業(yè)機(jī)器人，將已裝入容器的物體，按一定排列碼放在托盤、棧板(木質(zhì)、塑膠)上，進(jìn)行自動(dòng)堆碼，可堆碼多層，然后推出，便于叉車運(yùn)至倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)存。碼垛機(jī)器人可以集成在任何生產(chǎn)線中，為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供智能化、機(jī)器人化、網(wǎng)絡(luò)化，可以實(shí)現(xiàn)啤酒、飲料和食品行業(yè)多種多樣作業(yè)的碼垛物流，廣泛應(yīng)用于紙箱、塑料箱、瓶類、袋類、桶裝、膜包產(chǎn)品及灌裝產(chǎn)品等。配套于三合一灌裝線等，對(duì)各類瓶罐箱包進(jìn)行碼垛。碼垛機(jī)自動(dòng)運(yùn)行分為自動(dòng)進(jìn)箱、轉(zhuǎn)箱、分排、成堆、移堆、提堆、進(jìn)托、下堆、出垛等步驟。
對(duì)于隨機(jī)貨盤來(lái)說(shuō)，碼垛機(jī)器人是唯一的選擇。盡管如此，機(jī)器人裝載也面臨比較多的問(wèn)題，如果要以較高的速度進(jìn)行生產(chǎn)，將更加困難重重。一個(gè)處理隨機(jī)裝載的機(jī)器人碼垛機(jī)需要特殊的軟件，通過(guò)軟件，機(jī)器人碼垛機(jī)與生產(chǎn)線的其他部分相連接，這是個(gè)巨大的進(jìn)步。一個(gè)用來(lái)建造隨機(jī)貨盤的機(jī)器人能集成進(jìn)工廠的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)(WMS)。理想上，它會(huì)成為WMS的前段，與倉(cāng)庫(kù)軟件一起協(xié)調(diào)工作，來(lái)生產(chǎn)混合貨盤。
精密的軟件同樣能夠滿足對(duì)立即可上架貨盤的需求。一般來(lái)說(shuō)，這就意味著產(chǎn)品碼垛好后，部分或者全部一次包裝容器的標(biāo)簽都必須是朝外的。機(jī)器人碼垛設(shè)備還是另外一個(gè)苛刻應(yīng)用的選擇：冷凍倉(cāng)庫(kù)內(nèi)碼垛。在消費(fèi)商品包裝領(lǐng)域，在一個(gè)冷凍倉(cāng)庫(kù)內(nèi)處理箱子是最困難的工作之一。工人們不得不頻繁地交替工作來(lái)保持身體暖和，這就間接的降低了工作效率并提高了勞動(dòng)力成本。在冰凍環(huán)境下，自動(dòng)化的隨機(jī)存取式碼垛機(jī)并不是正確選擇，因?yàn)榇蠖鄶?shù)自動(dòng)化隨機(jī)存取碼垛機(jī)都使用在冷庫(kù)里會(huì)結(jié)冰的壓縮空氣管。而與自動(dòng)化碼垛機(jī)相比，碼垛機(jī)器人的尺寸更緊湊，由于冷凍倉(cāng)庫(kù)中的空間十分寶貴，因此這點(diǎn)顯得尤為重要。盡管如此，機(jī)器人在冷凍倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用也存在著一些問(wèn)題。
搬運(yùn)機(jī)器人
搬運(yùn)機(jī)器人是可以進(jìn)行自動(dòng)化搬運(yùn)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。最早的搬運(yùn)機(jī)器人出現(xiàn)在1960年的美國(guó)，Versatran和Unimate兩種機(jī)器人首次用于搬運(yùn)作業(yè)。搬運(yùn)作業(yè)是指用一種設(shè)備握持工件，是指從一個(gè)加工位置移到另一個(gè)加工位置。搬運(yùn)機(jī)器人可安裝不同的末端執(zhí)行器以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，大大減輕了人類繁重的體力勞動(dòng)。目前世界上使用的搬運(yùn)機(jī)器人逾10萬(wàn)臺(tái)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線、自動(dòng)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)、集裝箱等的自動(dòng)搬運(yùn)。部分發(fā)達(dá)國(guó)家已制定出人工搬運(yùn)的最大限度，超過(guò)限度的必須由搬運(yùn)機(jī)器人來(lái)完成。搬運(yùn)機(jī)器人是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域出現(xiàn)的一項(xiàng)高新技術(shù)，涉及到了力學(xué)，機(jī)械學(xué)，電器液壓氣壓技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等學(xué)科領(lǐng)域，已成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)體系中的一項(xiàng)重要組成部分。它的優(yōu)點(diǎn)是可以通過(guò)編程完成各種預(yù)期的任務(wù)，在自身結(jié)構(gòu)和性能上有了人和機(jī)器的各自優(yōu)勢(shì)，尤其體現(xiàn)出了人工智能和適應(yīng)性。
噴涂機(jī)器人
噴涂機(jī)器人又叫噴漆機(jī)器人(spraypaintingrobot)，是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的工業(yè)機(jī)器人，1969年由挪威Trallfa公司(后并入abb集團(tuán))發(fā)明。噴漆機(jī)器人主要由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)組成，液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人還包括液壓油源，如油泵、油箱和電機(jī)等。多采用5或6自由度關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)，手臂有較大的運(yùn)動(dòng)空間，并可做復(fù)雜的軌跡運(yùn)動(dòng)，其腕部一般有2～3個(gè)自由度，可靈活運(yùn)動(dòng)。較先進(jìn)的噴漆機(jī)器人腕部采用柔性手腕，既可向各個(gè)方向彎曲，又可轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)作類似人的手腕，能方便地通過(guò)較小的孔伸入工件內(nèi)部，噴涂其內(nèi)表面。
噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過(guò)手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門?！?-2〕
噴涂機(jī)器人的主要優(yōu)點(diǎn)(1)柔性大。工作范圍大大。(2)提高噴涂質(zhì)量和材料使用率。(3)易于操作和維護(hù)?？呻x線編程，大大的縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。(4)設(shè)備利用率高。噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90%-95%。
裝配機(jī)器人
裝配機(jī)器人是柔性自動(dòng)化裝配系統(tǒng)的核心設(shè)備，由機(jī)器人操作機(jī)、控制器、末端執(zhí)行器和傳感系統(tǒng)組成。其中操作機(jī)的結(jié)構(gòu)類型有水平關(guān)節(jié)型、直角坐標(biāo)型、多關(guān)節(jié)型和圓柱坐標(biāo)型等;控制器一般采用多CPU或多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制和運(yùn)動(dòng)編程;末端執(zhí)行器為適應(yīng)不同的裝配對(duì)象而設(shè)計(jì)成各種手爪和手腕等;傳感系統(tǒng)又來(lái)獲取裝配機(jī)器人與環(huán)境和裝配對(duì)象之間相互作用的信息
。常用的裝配機(jī)器人主要有可編程通用裝配操作手(ProgrammableUniversalManipula-torforAssembly)即PUMA機(jī)器人(最早出現(xiàn)于1978年，工業(yè)機(jī)器人的祖始)和平面雙關(guān)節(jié)型機(jī)器人(SelectiveComplianceAssemblyRobotArm)即scara機(jī)器人兩種類型。與一般工業(yè)機(jī)器人相比，裝配機(jī)器人具有精度高、柔順性好、工作范圍小、能與其他系統(tǒng)配套使用等特點(diǎn)，主要用于各種電器的制造行業(yè)。
裝配機(jī)器人的大量作業(yè)是軸與孔的裝配，為了在軸與孔存在誤差的情況下進(jìn)行裝配，應(yīng)使機(jī)器人具有柔順性。主動(dòng)柔順性是根據(jù)傳感器反饋的信息而從動(dòng)柔順心則利用不帶動(dòng)力的機(jī)構(gòu)來(lái)控制手爪的運(yùn)動(dòng)以補(bǔ)償其位置誤差。例如美國(guó)Draper實(shí)驗(yàn)室研制的遠(yuǎn)心柔順裝置RCC(RemoteCenterCompliancedevice)，一部分允許軸作側(cè)向移動(dòng)而不轉(zhuǎn)動(dòng)，另一部分允許軸繞遠(yuǎn)心(通常位于離手爪最遠(yuǎn)的軸端)轉(zhuǎn)動(dòng)而不移動(dòng)，分別補(bǔ)償側(cè)向誤差和角度誤差，實(shí)現(xiàn)軸孔裝配。 裝配機(jī)器人主要用于各種電器制造(包括家用電器，如電視機(jī)、錄音機(jī)、洗衣機(jī)、電冰箱、吸塵器)、小型電機(jī)、汽車及其部件、計(jì)算機(jī)、玩具、機(jī)電產(chǎn)品及其組件的裝配等方面。
激光加工機(jī)器人
激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過(guò)高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統(tǒng)通過(guò)示教盒進(jìn)行在線操作，也可通過(guò)離線方式進(jìn)行編程。該系統(tǒng)通過(guò)對(duì)加工工件的自動(dòng)檢測(cè)，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工。可用于工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復(fù)等。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)激光加工機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)：采用大范圍框架式本體結(jié)構(gòu)，在增大作業(yè)范圍的同時(shí)，保證機(jī)器人精度;
(2)機(jī)器人系統(tǒng)的誤差補(bǔ)償技術(shù)：針對(duì)一體化加工機(jī)器人工作空間大，精度高等要求，并結(jié)合其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采取非模型方法與基于模型方法相結(jié)合的混合機(jī)器人補(bǔ)償方法，完成了幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補(bǔ)償。
(3)高精度機(jī)器人檢測(cè)技術(shù)：將三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人高精度在線測(cè)量。
(4)激光加工機(jī)器人專用語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)技術(shù)：根據(jù)激光加工及機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)，完成激光加工機(jī)器人專用語(yǔ)言。
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，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)線的監(jiān)控和管理;并實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)機(jī)器人的離線編程控制。
真空機(jī)器人
真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵部件。而且國(guó)外對(duì)中國(guó)買家嚴(yán)加審查，歸屬于禁運(yùn)產(chǎn)品目錄，真空機(jī)械手已成為嚴(yán)重制約我國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備整機(jī)裝備制造的“卡脖子”問(wèn)題。直驅(qū)型真空機(jī)器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)真空機(jī)器人新構(gòu)型設(shè)計(jì)技術(shù)：通過(guò)結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，避開國(guó)際專利，設(shè)計(jì)新構(gòu)型滿足真空機(jī)器人對(duì)剛度和伸縮比的要求;
(2)大間隙真空直驅(qū)電機(jī)技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)和高潔凈直驅(qū)電機(jī)開展電機(jī)理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制作工藝、電機(jī)材料表面處理、低速大轉(zhuǎn)矩控制、小型多軸驅(qū)動(dòng)器等方面。
(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設(shè)計(jì)。采用軸在軸中的設(shè)計(jì)方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對(duì)稱的問(wèn)題。
(4)動(dòng)態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過(guò)傳感器信息和機(jī)器人運(yùn)動(dòng)信息的融合，檢測(cè)出晶圓與手指之間基準(zhǔn)位置之間的偏移，通過(guò)動(dòng)態(tài)修正運(yùn)動(dòng)軌跡，保證機(jī)器人準(zhǔn)確地將晶圓從真空腔室中的一個(gè)工位傳送到另一個(gè)工位。
(5)符合SEMI標(biāo)準(zhǔn)的真空機(jī)器人語(yǔ)言：根據(jù)真空機(jī)器人搬運(yùn)要求、機(jī)器人作業(yè)特點(diǎn)及SEMI標(biāo)準(zhǔn)，完成真空機(jī)器人專用語(yǔ)言。
可靠性系統(tǒng)工程技術(shù)：在IC制造中，設(shè)備故障會(huì)帶來(lái)巨大的損失。根據(jù)半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)MCBF的高要求，對(duì)各個(gè)部件的可靠性進(jìn)行測(cè)試、評(píng)價(jià)和控制，提高機(jī)械手各個(gè)部件的可靠性，從而保證機(jī)械手滿足IC制造的高要求。
潔凈機(jī)器人
潔凈機(jī)器人是一種在潔凈環(huán)境中使用的工業(yè)機(jī)器人。隨著生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對(duì)生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進(jìn)行，潔凈機(jī)器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設(shè)備。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)潔凈潤(rùn)滑技術(shù)：通過(guò)采用負(fù)壓抑塵結(jié)構(gòu)和非揮發(fā)性潤(rùn)滑脂，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境無(wú)顆粒污染，滿足潔凈要求。
(2)高速平穩(wěn)控制技術(shù)：通過(guò)軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節(jié)伺服性能，實(shí)現(xiàn)潔凈搬運(yùn)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(yùn)營(yíng)成本高，通過(guò)控制器小型化技術(shù)減小潔凈機(jī)器人的占用空間。
