关于工业机器人的11个知识问答，“业内人”必看！

这些问题，或许你未必能轻松回答，但深究下去，你或许能成半个“专家”！对于任何不解之处，欢迎在下方留言分享你的见解！

一提起“工业机器人”，你是否对其定义和特点有所疑问？让我们一起来探索一下。

要明确什么是工业机器人。简单来说，机器人是一个能在三维空间自由活动的机器，能够模拟人的各种动作和功能。而工业机器人，则是这一技术在工业生产中的应用。它们具备可编程性、拟人化、通用性和机电一体化的特点。

那么，工业机器人是由哪些子系统构成的呢？各自又扮演着怎样的角色？

其中，驱动系统可谓是工业机器人的“心脏”，是使机器人得以运行起来的传动装置。

更多关于工业机器人的知识，等待你去发掘。如果你有更多问题或者见解，不妨在评论区留下你的声音！机器人核心构成及自由度解析

机械结构系统：机器人以机身、手臂与末端操作器这三大件为主体，形成了一个多自由度的机械系统。

感受系统：此系统由内部传感器模块与外部传感器模块组成，获取机器人内部及外部环境的实时状态信息。

机器人-环境交互系统：这套系统让工业机器人能与外部环境中的设备进行相互的联系与协调。

人-机交互系统：操作人员通过此系统参与机器人的控制，与机器人进行实时沟通。

控制系统：依据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信号，指挥机器人的执行机构完成规定的运动与功能。

那么，何为机器人的自由度？

机器人的自由度指的是其独立坐标轴运动的数目。在描述一个物体在三维空间中的位置和姿态时，需要六个自由度。对于机器人的位置操作，我们需要三个自由度，通常是腰、肩、肘部的运动。而姿态操作同样需要三个自由度，分别是俯仰、偏航和侧滚，这九个自由度共同确保了机器人的精准操作。值得注意的是，手爪（末端操作器）的开合自由度并不包括在内。探索工业机器人的核心技术参数与结构设计：

工业机器人的主要技术参数有哪些神秘之处？

你知道吗，工业机器人背后隐藏着五大核心参数，它们犹如机器人的灵魂，引领着机器人的动作与性能。这五大参数分别是：自由度、重复定位精度、工作范围、最大工作速度以及承载能力。每一项参数都承载着机器人的性能特点，共同构成了机器人的整体实力。

接下来，让我们深入探讨机身和臂部的作用及其设计要点。

机身，作为支撑整个机器人架构的重要部分，它实现了升降、回转和俯仰等核心动作。在机身设计中，有三点需要我们格外关注：

机身需要有足够的刚度和稳定性。这一点至关重要，因为只有确保机身的坚固稳定，才能确保整个机器人运行的精准与安全。

机身的运动要灵活。例如，升降运动的导套长度不宜过短，避免发生卡死现象。为了确保运动的准确性，一般都会有导向装置。

再来说说臂部，它是支撑腕部、手部和工件的部件。在高速运动中，臂部会产生较大的惯性力，这可能引发冲击，影响定位的准确性。在臂部设计中，我们需要确保其结构布置合理，以应对各种复杂情况。

工业机器人的每一个部件、每一项参数都有其独特的作用和设计要求。正是这些精细的设计和严谨的制造，使得工业机器人能够在各种环境中精准、高效地完成工作。设计臂部时，需要注意以下几点要求：

1. 刚度要求高：臂部的结构设计必须保证足够的刚度，以确保其在使用过程中能够稳定地承受各种负载而不发生变形。

2. 导向性好：为确保精确性和稳定性，臂部应具备优良的导向性能，使其在预定路径上运动时不会偏离。

3. 重量轻：为减少负担和提高效率，设计臂部时应追求轻量化，采用高强度材料以实现轻便而坚固的结构。

4. 运动平稳且定位精度高：臂部的运动需要平稳流畅，同时其定位精度也必须非常高。为提高传动精度和效率，其他传动系统应尽可能简洁。部件布局要合理，方便操作和维护。在特殊环境下，如高温环境需考虑热辐射的影响，腐蚀性环境则需防腐蚀措施。在危险环境，防暴措施也是必要的考虑。

手腕的自由度在其功能中起到至关重要的作用。手腕上的自由度主要为了实现手部所期望的姿态。若想让手部能处于空间的任意方向，手腕应具备对空间三个坐标轴X、Y、Z的转动能力。这样的设计将使得手部能够全方位地移动和定位，满足各种复杂任务的需求。机器人手部，也称为末端操作器，是工业领域中用于握持工件或工具的部件。它的作用重大，是一个独立的部件，同时也是工业机器人的末端操作器。其特点是并不一定与人手结构相似，可以根据需要具有手指或采用手爪、专用工具等形式。

机器人手部按照握持原理主要分为以下几类：

1. 夹持式手部

夹持式手部是最常见的一种形式，它主要通过夹持来固定工件。这种手部通常具有两个或多个夹爪，可以通过内部的机械装置控制夹爪的张开和闭合，以适应不同大小的工件。

2. 吸附式手部

吸附式手部利用吸附力来固定工件。它通常适用于表面平滑的工件，如金属板等。这种手部具有高效的吸附能力，可以快速固定和释放工件。

3. 专用工具式手部

专用工具式手部是根据特定工件的形状和需求设计的。它可能具有特殊形状的夹持器、吸盘或专用的抓取工具。这种手部的通用性较差，但针对特定任务具有高度的适应性和效率。

手部作为一个独立的部件，与手腕相连处可拆卸，使得手部可以根据需要进行更换和维修。手部的通用性相对较差，需要根据不同的任务和工件选择合适的手部。

一、手部握持工具分类

按照握持原理，手部工具主要分为夹持类和吸附类两种。

夹持类：包括内撑式、外夹式、平移外夹式、勾托式和弹簧式等多种类型。

吸附类：主要包括磁吸式和气吸式。

二、真空式吸盘的工作原理

真空式吸盘是依据真空技术实现吸附的一种工具。其主要工作原理如下：

1. 真空吸盘：通过真空泵将吸附头内的空气抽出，形成真空环境。在真空的作用下，吸盘能够紧密吸附在物体表面，实现物体的固定或移动。

2. 喷吸式吸盘：此类吸盘利用伯努利效应产生负压。伯努利效应指的是当流体速度加快时，物体与流体接触的界面上的压力会减少，反之压力会增加。在这种效应的作用下，喷吸式吸盘能够产生强大的吸附力，将物体牢固地吸附在吸盘表面。

3）挤气负压式吸盘通过机械作用实现真空与释放真空的过程，无需依赖复杂的真空泵系统，也无需压缩空气气源。这种方式经济便捷，但在可靠性方面略逊一筹。

10、关于液压和气压传动之间的差异：

操作力方面，液压能够产生巨大的直线运动力和回转力，可以轻松抓取重量达1000到8000N的物体。而气压产生的直线运动力和回转力较小，抓取的重量通常在300N以下。

传动性能上，液压的压缩性较小，传动平稳，几乎无冲击，也没有传动滞后现象，反应非常灵敏，运动速度最高可达2m/s。气压则依靠压缩空气进行传动，粘度较小，管路损失小，流速大，可达到较高的速度。但在高速运行时，平稳性较差，冲击较为严重，通常气缸的速度在50到500mm/s之间。

至于控制性能，液压的压力和流量都容易控制，可以实现无极调速，通过调节压力和流量方便地控制输出功率，达到较高的定位精度（-0.5到+0.5）。而气压在低速时控制较为困难，难以准确定位，一般不用于伺服控制。尽管有气压伺服机构可以实现任意定位（精度-2mm到+2mm），但应用仍相对有限。

11、伺服电机和步进电机的性能差异：

伺服电机具有响应速度快、精度高、稳定性好的特点，适用于需要精确控制的应用场景。而步进电机则具有简单的控制方式和较高的扭矩特性，适用于开环控制系统。两者在性能上各有优势，选择哪种电机取决于具体的应用需求。伺服电机与步进电机的差异，体现在多个方面。

一、控制精度方面，伺服电机的精度由电机轴后端的旋转编码器保障，其控制精度高于步进电机。

二、在低频特性上，伺服电机运转极为平稳，即使在低速状态下也不会出现振动现象，其低频性能通常优于步进电机。

三、过载能力方面，步进电机并不具备过载能力，而伺服电机则表现出较强的过载能力。

四、运行性能上，步进电机的控制属于开环控制，而交流伺服驱动系统则采用闭环控制。

五、在速度响应性能上，交流伺服系统表现出优秀的加速度性能。

具体来说，伺服电机在控制精度上更胜一筹，得益于其内置的旋转编码器。在运转平稳性方面，伺服电机即使在低频状态下也能保持稳定的性能，不会出现振动。相较于步进电机，伺服电机具有较强的过载能力。在运行性能方面，交流伺服驱动系统的闭环控制使其运行更为精准和稳定。在速度响应性能方面，交流伺服系统的加速度性能较好。

这些差异使得伺服电机在某些应用场合中成为更理想的选择，特别是在对精度、稳定性和速度响应有较高要求的环境中。