我國工業(yè)機器人的市場(chǎng)主要集中在汽車(chē)、汽車(chē)零部件、摩托車(chē)、電器、工程機械、石油化工等行業(yè)。*作為亞洲第三大的工業(yè)機器人需求國，市場(chǎng)發(fā)展穩定，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(diǎn)零五，汽車(chē)及其零部件制造仍然是工業(yè)機器人的主要應用領(lǐng)域，隨著(zhù)我國產(chǎn)業(yè)結構調整升級不斷深入和國際制造業(yè)中心向*的轉移，我國的機器人市場(chǎng)會(huì )進(jìn)一步加大，市場(chǎng)擴展的速度也會(huì )進(jìn)一步提高。本文就當前工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)及其應用進(jìn)行了梳理。
機器人控制技術(shù)
機器人控制系統是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。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(dòng)位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動(dòng)作的時(shí)間等。具有編程簡(jiǎn)單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線(xiàn)操作提示和使用方便等特點(diǎn)。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)開(kāi)放性模塊化的控制系統體系結構：采用分布式CPU計算機結構，分為機器人控制器(RC)，運動(dòng)控制器(MC)，光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器(RC)和編程示教盒通過(guò)串口/CAN總線(xiàn)進(jìn)行通訊。機器人控制器(RC)的主計算機完成機器人的運動(dòng)規劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數字I/O、傳感器處理等功能，而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。
(2)模塊化層次化的控制器軟件系統：軟件系統建立在基于開(kāi)源的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統Linux上，采用分層和模塊化結構設計，以實(shí)現軟件系統的開(kāi)放性。整個(gè)控制器軟件系統分為三個(gè)層次：硬件驅動(dòng)層、核心層和應用層。三個(gè)層次分別面對不同的功能需求，對應不同層次的開(kāi)發(fā)，系統中各個(gè)層次內部由若干個(gè)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(shí)現該層次所提供的功能。
(3)機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)：通過(guò)各種信息，對機器人故障進(jìn)行診斷，并進(jìn)行相應維護，是保證機器人安全性的關(guān)鍵技術(shù)。
(4)網(wǎng)絡(luò )化機器人控制器技術(shù)：目前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產(chǎn)線(xiàn)發(fā)展，機器人控制器的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)變得越來(lái)越重要?？刂破魃暇哂写?、現場(chǎng)總線(xiàn)及以太網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)功能?？捎糜跈C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(xiàn)進(jìn)行監控、診斷和管理。
移動(dòng)機器人（AGV）
移動(dòng)機器人（AGV）是工業(yè)機器人的一種類(lèi)型，它由計算機控制，具有移動(dòng)、自動(dòng)導航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò )交互等功能，它可廣泛應用于機械、電子、紡織、卷煙、醫療、食品、造紙等行業(yè)的柔性搬運、傳輸等功能，也用于自動(dòng)化立體倉庫、柔性加工系統、柔性裝配系統（以AGV作為活動(dòng)裝配平臺）；同時(shí)可在車(chē)站、機場(chǎng)、郵局的物品分撿中作為運輸工具。
國際物流技術(shù)發(fā)展的新趨勢之一，而移動(dòng)機器人是其中的核心技術(shù)和設備，是用現代物流技術(shù)配合、支撐、改造、提升傳統生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現點(diǎn)對點(diǎn)自動(dòng)存取的高架箱儲、作業(yè)和搬運相結合，實(shí)現精細化、柔性化、信息化，縮短物流流程，降低物料損耗，減少占地面積，降低建設投資等的高新技術(shù)和裝備。
點(diǎn)焊機器人
焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運動(dòng)速度快和負荷能力強等特點(diǎn)，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點(diǎn)焊作業(yè)的生產(chǎn)率。
點(diǎn)焊機器人主要用于汽車(chē)整車(chē)的焊接工作，生產(chǎn)過(guò)程由各大汽車(chē)主機廠(chǎng)負責完成。國際工業(yè)機器人企業(yè)憑借與各大汽車(chē)企業(yè)的長(cháng)期合作關(guān)系，向各大型汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)提供各類(lèi)點(diǎn)焊機器人單元產(chǎn)品并以焊接機器人與整車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)配套形式進(jìn)入*，在該領(lǐng)域占據市場(chǎng)主導地位。
隨著(zhù)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，焊接生產(chǎn)線(xiàn)要求焊鉗一體化，重量越來(lái)越大，165公斤點(diǎn)焊機器人是目前汽車(chē)焊接中最常用的一種機器人。2008年9月，機器人研究所研制完成國內首臺165公斤級點(diǎn)焊機器人，并成功應用于奇瑞汽車(chē)焊接車(chē)間。2009年9月，經(jīng)過(guò)優(yōu)化和性能提升的第二臺機器人完成并順利通過(guò)驗收，該機器人整體技術(shù)指標已經(jīng)達到國外同類(lèi)機器人水平。
弧焊機器人
弧焊機器人主要應用于各類(lèi)汽車(chē)零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，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)，根據各類(lèi)項目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機器人企業(yè)采購并組成各類(lèi)弧焊機器人成套裝備。在該領(lǐng)域，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。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)弧焊機器人系統優(yōu)化集成技術(shù)：弧焊機器人采用交流伺服驅動(dòng)技術(shù)以及高精度、高剛性的RV減速機和諧波減速器，具有良好的低速穩定性和高速動(dòng)態(tài)響應，并可實(shí)現免維護功能。
(2)協(xié)調控制技術(shù)：控制多機器人及變位機協(xié)調運動(dòng)，既能保持焊槍和工件的相對姿態(tài)以滿(mǎn)足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。
(3)精確焊縫軌跡跟蹤技術(shù)：結合激光傳感器和視覺(jué)傳感器離線(xiàn)工作方式的優(yōu)點(diǎn)，采用激光傳感器實(shí)現焊接過(guò)程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對復雜工件進(jìn)行焊接的柔性和適應性，結合視覺(jué)傳感器離線(xiàn)觀(guān)察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統計獲得補償數據并進(jìn)行機器人運動(dòng)軌跡的修正，在各種工況下都能獲得*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)應用于激光加工中，通過(guò)高精度工業(yè)機器人實(shí)現更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統通過(guò)示教盒進(jìn)行在線(xiàn)操作，也可通過(guò)離線(xiàn)方式進(jìn)行編程。該系統通過(guò)對加工工件的自動(dòng)檢測，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線(xiàn)，也可以利用CAD數據直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚?、打孔、焊接和模具修復等。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)激光加工機器人結構優(yōu)化設計技術(shù)：采用大范圍框架式本體結構，在增大作業(yè)范圍的同時(shí)，保證機器人精度；
(2)機器人系統的誤差補償技術(shù)：針對一體化加工機器人工作空間大，精度高等要求，并結合其結構特點(diǎn)，采取非模型方法與基于模型方法相結合的混合機器人補償方法，完成了幾何參數誤差和非幾何參數誤差的補償。
(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)相結合，實(shí)現了機器人高精度在線(xiàn)測量。
(4)激光加工機器人專(zhuān)用語(yǔ)言實(shí)現技術(shù)：根據激光加工及機器人作業(yè)特點(diǎn)，完成激光加工機器人專(zhuān)用語(yǔ)言。
(5)網(wǎng)絡(luò )通訊和離線(xiàn)編程技術(shù)：具有串口、CAN等網(wǎng)絡(luò )通訊功能，實(shí)現對機器人生產(chǎn)線(xiàn)的監控和管理；并實(shí)現上位機對機器人的離線(xiàn)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，主要應用于半導體工業(yè)中，實(shí)現晶圓在真空腔室內的傳輸。真空機械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導體裝備整機的研發(fā)進(jìn)度和整機產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵部件。而且國外對*買(mǎi)家嚴加審查，歸屬于禁運產(chǎn)品目錄，真空機械手已成為嚴重制約我國半導體設備整機裝備制造的“卡脖子”問(wèn)題。直驅型真空機器人技術(shù)屬于原始創(chuàng )新技術(shù)。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)真空機器人新構型設計技術(shù)：通過(guò)結構分析和優(yōu)化設計，避開(kāi)國際專(zhuān)利，設計新構型滿(mǎn)足真空機器人對剛度和伸縮比的要求；
(2)大間隙真空直驅電機技術(shù)：涉及大間隙真空直接驅動(dòng)電機和高潔凈直驅電機開(kāi)展電機理論分析、結構設計、制作工藝、電機材料表面處理、低速大轉矩控制、小型多軸驅動(dòng)器等方面。
(3)真空環(huán)境下的多軸精密軸系的設計。采用軸在軸中的設計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱(chēng)的問(wèn)題。
(4)動(dòng)態(tài)軌跡修正技術(shù)：通過(guò)傳感器信息和機器人運動(dòng)信息的融合，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過(guò)動(dòng)態(tài)修正運動(dòng)軌跡，保證機器人準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標準的真空機器人語(yǔ)言：根據真空機器人搬運要求、機器人作業(yè)特點(diǎn)及SEMI標準，完成真空機器人專(zhuān)用語(yǔ)言。
(6)可靠性系統工程技術(shù)：在IC制造中，設備故障會(huì )帶來(lái)巨大的損失。根據半導體設備對MCBF的高要求，對各個(gè)部件的可靠性進(jìn)行測試、評價(jià)和控制，提高機械手各個(gè)部件的可靠性，從而保證機械手滿(mǎn)足IC制造的高要求。
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(zhù)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷提高，其對生產(chǎn)環(huán)境的要求也日益苛刻，很多現代工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)都要求在潔凈環(huán)境進(jìn)行，潔凈機器人是潔凈環(huán)境下生產(chǎn)需要的關(guān)鍵設備。
關(guān)鍵技術(shù)包括：
(1)潔凈潤滑技術(shù)：通過(guò)采用負壓抑塵結構和非揮發(fā)性潤滑脂，實(shí)現對環(huán)境無(wú)顆粒污染，滿(mǎn)足潔凈要求。
(2)高速平穩控制技術(shù)：通過(guò)軌跡優(yōu)化和提高關(guān)節伺服性能，實(shí)現潔凈搬運的平穩性。
(3)控制器的小型化技術(shù)：根據潔凈室建造和運營(yíng)成本高，通過(guò)控制器小型化技術(shù)減小潔凈機器人的占用空間。
(4)晶圓檢測技術(shù)：通過(guò)光學(xué)傳感器，能夠通過(guò)機器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無(wú)缺片、傾斜等信息。
