工業(yè)機(jī)器人的控制方式與分類，協(xié)作機(jī)器人與人工焊接的差異

安川機(jī)器人在國(guó)際機(jī)器人展

工業(yè)機(jī)器人按照控制方式分為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、連續(xù)軌跡、力/力矩、智能等類型，按用途則包括操作、移動(dòng)、示教再現(xiàn)、工程等多種類別。協(xié)作機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人在設(shè)計(jì)目的、安全性、應(yīng)用領(lǐng)域、編程易用性等方面存在區(qū)別。焊接機(jī)器人和人工焊接在效率、精度、成本、可重復(fù)性等方面各有優(yōu)勢(shì)。理解這些不同有助于更好地選擇和利用機(jī)器人技術(shù)。

一、工業(yè)機(jī)器人的控制方式有哪幾種？

工業(yè)機(jī)器人的控制方式主要分為四種：點(diǎn)位控制方式、連續(xù)軌跡控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式 。其中，點(diǎn)位控制方式只對(duì)工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿進(jìn)行控制，在控制時(shí)，只要求工業(yè)機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地在相鄰各點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)，對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。這種方式實(shí)現(xiàn)容易、定位精度要求不高，常應(yīng)用于上下料、搬運(yùn)、點(diǎn)焊及在電路板上安插元件等，只要求目標(biāo)點(diǎn)處保持末端執(zhí)行器位姿準(zhǔn)確的作業(yè)中 。

工業(yè)機(jī)器人的控制方式主要有以下幾種：

1.點(diǎn)位控制方式（PTP）：這種控制方式只對(duì)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿進(jìn)行控制。在控制時(shí)，只要求工業(yè)機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地在相鄰各點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)，對(duì)達(dá)到目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡則不作任何規(guī)定。

2.連續(xù)軌跡控制方式（CP）：這種控制方式是對(duì)機(jī)器人末端執(zhí)行器在作業(yè)空間中的位姿進(jìn)行連續(xù)的控制，要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，而且速度可控，軌跡光滑，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以完成作業(yè)任務(wù)。

3.力（力矩）控制方式：在進(jìn)行裝配、抓放物體等工作時(shí)，除了要求準(zhǔn)確定位之外，還要求所使用的力或力矩必須合適，這時(shí)必須對(duì)機(jī)器人進(jìn)行力（力矩）控制。這種控制方式的原理與位置控制方式基本相同，只不過是輸入量和反饋量不是位置信號(hào)，而是力（力矩）信號(hào)，所以該系統(tǒng)中必須有力（力矩）傳感器。有時(shí)也利用接近、滑動(dòng)等傳感功能進(jìn)行自適應(yīng)式控制。

4.智能控制方式：機(jī)器人的智能控制是通過傳感器獲得周圍環(huán)境的知識(shí)，并根據(jù)自身內(nèi)部的知識(shí)庫作出相應(yīng)的決策。采用智能控制技術(shù)，使機(jī)器人具有較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的控制方式也在不斷地更新和改進(jìn)，以滿足不同的應(yīng)用需求。

二、工業(yè)機(jī)器人按用途分類分為哪幾類？

工業(yè)機(jī)器人的用途是多樣的，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景和功能需求，它們可以被分為多個(gè)類別。通常，按照應(yīng)用領(lǐng)域和使用場(chǎng)景，工業(yè)機(jī)器人主要可以分為：移動(dòng)機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、激光加工機(jī)器人、真空機(jī)器人和潔凈機(jī)器人。例如，移動(dòng)機(jī)器人可以自主導(dǎo)航并執(zhí)行各種任務(wù)；點(diǎn)焊機(jī)器人專門用于點(diǎn)焊作業(yè)；弧焊機(jī)器人則用于自動(dòng)化的弧焊操作；激光加工機(jī)器人利用激光進(jìn)行精細(xì)加工；真空機(jī)器人在真空環(huán)境中工作，用于處理對(duì)環(huán)境敏感的材料；而潔凈機(jī)器人一般用于需要高度清潔的環(huán)境，如電子制造等。

另外，從技術(shù)角度看，工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)方式、操作機(jī)坐標(biāo)形式、程序輸入方式、運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)形式、驅(qū)動(dòng)方式等多個(gè)維度進(jìn)行分類。例如，按照機(jī)械結(jié)構(gòu)方式劃分，可以分為串聯(lián)機(jī)器人等。這些不同的分類方式可以幫助人們更深入地理解工業(yè)機(jī)器人的工作原理和適用范圍。

工業(yè)機(jī)器人按用途分類，主要可分為以下幾類：

1.焊接機(jī)器人：廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子制造、船舶制造等行業(yè)，具備自動(dòng)焊接、切割和熔接的功能，能大幅提高焊接效率和焊接質(zhì)量，同時(shí)其智能化的控制系統(tǒng)能保證焊接過程的穩(wěn)定性和一致性。

2.搬運(yùn)機(jī)器人：在物流和倉儲(chǔ)行業(yè)中起到重要作用，可以自動(dòng)完成貨物的搬運(yùn)、裝載和卸載任務(wù)。通常配備有傳感器和視覺系統(tǒng)，可以準(zhǔn)確地識(shí)別和抓取不同形狀和重量的物體。

3.碼垛機(jī)器人：主要應(yīng)用于物流和制造業(yè)中的貨物堆垛，根據(jù)預(yù)設(shè)的規(guī)則和要求，將貨物按照規(guī)定的方式進(jìn)行疊放。具備高速、高穩(wěn)定性、適應(yīng)性強(qiáng)以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，能夠提高堆垛效率和減少人力成本。

4.噴涂機(jī)器人：是工業(yè)機(jī)器人中的一種常見類型，通常應(yīng)用于汽車制造、家具制造、建筑等領(lǐng)域。可實(shí)現(xiàn)高效、均勻的涂層施工，相比傳統(tǒng)的人工涂裝，噴涂機(jī)器人具備更高的精度和穩(wěn)定性，能夠提高生產(chǎn)效率和涂裝質(zhì)量。

5.裝配機(jī)器人：在制造業(yè)中起到至關(guān)重要的作用，可以完成各種復(fù)雜的裝配工作，如汽車零部件的裝配、電子產(chǎn)品的組裝等。具備高速、高精度和可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠大幅提高生產(chǎn)效率和減少錯(cuò)誤率。

6.打磨機(jī)器人：主要應(yīng)用于金屬加工、陶瓷制品、玻璃制品等行業(yè)，能夠通過特殊的磨削工具，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體表面的研磨和拋光。具備安全性高、效果好以及自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，能夠提高產(chǎn)能和產(chǎn)品質(zhì)量。

7.沖壓機(jī)器人：主要應(yīng)用于金屬加工和制造業(yè)中的沖壓工藝，能夠自動(dòng)完成零件的定位、裝夾和沖壓動(dòng)作。具備高穩(wěn)定性、工作時(shí)間長(zhǎng)以及成本低的特點(diǎn)，能夠提高沖壓效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

此外，工業(yè)機(jī)器人還有操作機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、視覺機(jī)器人、特殊機(jī)器人等不同類型。其中，操作機(jī)器人的主要功能是進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)的動(dòng)作，如裝配、焊接、打磨、搬運(yùn)等；移動(dòng)機(jī)器人具備自主行走能力，可在工廠車間內(nèi)進(jìn)行自主導(dǎo)航；協(xié)作機(jī)器人主要用于與人類共同工作的場(chǎng)景；視覺機(jī)器人能夠通過攝像頭、激光雷達(dá)等傳感器獲取視覺信息；特殊機(jī)器人是指針對(duì)特殊行業(yè)或特殊任務(wù)設(shè)計(jì)的機(jī)器人系統(tǒng)。

三、協(xié)作機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人區(qū)別在哪？

協(xié)作機(jī)器人和工業(yè)機(jī)器人都是機(jī)器人的一種，但它們的設(shè)計(jì)和應(yīng)用場(chǎng)景有所不同。

工業(yè)機(jī)器人通常是大型、重型的機(jī)器人，主要用于工業(yè)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化作業(yè)，例如裝配、焊接、搬運(yùn)等。工業(yè)機(jī)器人通常需要在固定的位置上進(jìn)行工作，并且需要與其他設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

協(xié)作機(jī)器人則是一種更加靈活、輕便的機(jī)器人，主要用于與人類進(jìn)行協(xié)作，例如在生產(chǎn)線上與人類一起完成裝配、搬運(yùn)等工作。協(xié)作機(jī)器人通常具有更加靈活的手臂和關(guān)節(jié)，可以適應(yīng)不同的工作環(huán)境和任務(wù)需求。協(xié)作機(jī)器人還具有更加智能的控制系統(tǒng)，可以與人類進(jìn)行更加自然的交互和協(xié)作。

協(xié)作機(jī)器人（Collaborative Robots，簡(jiǎn)稱Cobots）和工業(yè)機(jī)器人之間有幾個(gè)關(guān)鍵的區(qū)別：

1.設(shè)計(jì)目的：

○工業(yè)機(jī)器人是為在受限或封閉環(huán)境中執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)而設(shè)計(jì)的，通常需要圍欄或屏障以確保安全。

○協(xié)作機(jī)器人則專為與人類員工共享工作空間而設(shè)計(jì)，能夠在沒有物理隔離的情況下直接與人互動(dòng)。

2.安全性：

○工業(yè)機(jī)器人速度較快、力量較大，為了保證安全，通常會(huì)在操作區(qū)域周圍設(shè)置防護(hù)措施。

○協(xié)作機(jī)器人具有內(nèi)置的安全功能，如力矩限制、碰撞檢測(cè)等，可以在與人接觸時(shí)自動(dòng)減速或停止，從而減少傷害風(fēng)險(xiǎn)。

3.應(yīng)用領(lǐng)域：

○工業(yè)機(jī)器人常用于大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)境中的精確作業(yè)，如汽車制造、電子產(chǎn)品裝配等。

○協(xié)作機(jī)器人更適用于小規(guī)模生產(chǎn)、個(gè)性化定制、包裝、質(zhì)量檢查等場(chǎng)景，特別是在非標(biāo)自動(dòng)化領(lǐng)域有優(yōu)勢(shì)。

4.編程與易用性：

○工業(yè)機(jī)器人的編程往往需要專業(yè)的技術(shù)人員使用復(fù)雜的編程語言進(jìn)行。

○協(xié)作機(jī)器人設(shè)計(jì)得更加直觀和用戶友好，許多型號(hào)允許通過拖放界面或者示教方式來編程，不需要高級(jí)計(jì)算機(jī)編程技能。

5.尺寸與重量：

○工業(yè)機(jī)器人通常是大型、重型設(shè)備，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適合長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行。

○協(xié)作機(jī)器人通常比較輕便，更便于安裝、重新部署和移動(dòng)。

6.靈活性與適應(yīng)性：

○工業(yè)機(jī)器人更適合于固定的任務(wù)，其更換任務(wù)或程序通常較為復(fù)雜。

○協(xié)作機(jī)器人具有更高的靈活性和可擴(kuò)展性，可以輕松地調(diào)整任務(wù)或應(yīng)用于不同的工作流程。

7.成本：

○工業(yè)機(jī)器人通常投資成本較高，包括前期購買、安裝、維護(hù)以及可能需要的安全隔離設(shè)施費(fèi)用。

○協(xié)作機(jī)器人的投資成本相對(duì)較低，并且由于其易于集成和重新配置，可能會(huì)帶來更快的投資回報(bào)。

總的來說，工業(yè)機(jī)器人主要用于工業(yè)生產(chǎn)線上的自動(dòng)化作業(yè)，而協(xié)作機(jī)器人則主要用于與人類進(jìn)行協(xié)作，以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。

四、焊接機(jī)器人和人工焊接的區(qū)別是什么？

焊接機(jī)器人和人工焊接的主要區(qū)別在于焊接過程的執(zhí)行方式和效率。人工焊接通常由熟練的焊接工人使用焊接工具（如電焊機(jī)、氣焊機(jī)等）手動(dòng)完成焊接過程，這需要焊接工人具備專業(yè)的技能和經(jīng)驗(yàn)。人工焊接的過程可能受到工人技術(shù)水平、疲勞程度和環(huán)境條件等因素的影響，因此焊接質(zhì)量可能會(huì)有所波動(dòng)。

焊接機(jī)器人則是一種自動(dòng)化設(shè)備，它能夠按照預(yù)設(shè)的程序自動(dòng)完成焊接任務(wù)。焊接機(jī)器人通常配備有高精度的傳感器、控制系統(tǒng)和水冷系統(tǒng)等，能夠精確控制焊接參數(shù)，如電流、電壓、焊接速度和焊接路徑等。焊接機(jī)器人可以連續(xù)工作，不受人為因素的影響，因此可以提供更高的焊接效率和更穩(wěn)定的焊接質(zhì)量。此外，焊接機(jī)器人還可以在惡劣的環(huán)境中工作，如高溫、高壓等，這是人工焊接難以比擬的。

焊接機(jī)器人和人工焊接在以下幾個(gè)方面存在顯著區(qū)別：

1.效率：

○焊接機(jī)器人具有較高的工作效率，可以連續(xù)工作而無需休息，適合大批量的生產(chǎn)。

○人工焊接的效率受到操作者的疲勞度、技能水平以及任務(wù)復(fù)雜性的影響，通常比機(jī)器人慢。

2.精度：

○焊接機(jī)器人通過精確的控制系統(tǒng)和傳感器能夠保證焊接參數(shù)的一致性和準(zhǔn)確性，從而實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的焊縫。

○人工焊接的精度取決于操作員的技術(shù)熟練程度，難以始終保持一致。

3.成本：

○焊接機(jī)器人的初始投資成本較高，但長(zhǎng)期來看可以通過提高生產(chǎn)效率、減少浪費(fèi)和降低人工成本來獲得回報(bào)。

○人工焊接的人力成本較低，但可能需要更高的工資以保持員工的積極性和技能水平。

4.可重復(fù)性：

○焊接機(jī)器人經(jīng)過編程后可以執(zhí)行相同任務(wù)無數(shù)次，確保每次焊接的質(zhì)量和一致性。

○人工焊接的可重復(fù)性取決于操作員的能力和專注度，容易因人為因素導(dǎo)致質(zhì)量波動(dòng)。

5.應(yīng)用范圍：

○焊接機(jī)器人適用于大規(guī)模制造環(huán)境中的重復(fù)性工作，如汽車制造、航空航天等。

○人工焊接更適合于小規(guī)模生產(chǎn)、定制化或需要靈活適應(yīng)不同工件的情況。

6.安全性：

○現(xiàn)代焊接機(jī)器人配備了各種安全功能，包括碰撞檢測(cè)、緊急停止按鈕等，以保護(hù)人員安全。

○人工焊接過程中可能會(huì)發(fā)生電弧閃灼、飛濺物傷人等事故，需要操作者佩戴個(gè)人防護(hù)設(shè)備并遵守安全規(guī)程。

7.培訓(xùn)與技能要求：

○操作焊接機(jī)器人需要一定的技術(shù)知識(shí)和專門的培訓(xùn)，但一旦程序設(shè)定好，對(duì)操作員的要求相對(duì)較低。

○人工焊接則需要操作員具備一定的焊接技能和經(jīng)驗(yàn)，且需不斷更新和提升技能以應(yīng)對(duì)不同的焊接需求。

總的來說，焊接機(jī)器人和人工焊接各有優(yōu)缺點(diǎn)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和需求來選擇。在一些大批量、高精度、高危險(xiǎn)性的焊接任務(wù)中，焊接機(jī)器人通常更加適用；而在一些小批量、低精度、低危險(xiǎn)性的焊接任務(wù)中，人工焊接可能更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

工業(yè)機(jī)器人：控制方式、用途分類、協(xié)作與工業(yè)機(jī)器人的區(qū)別及焊接機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)

以上內(nèi)容主要介紹了工業(yè)機(jī)器人的控制方式和按用途分類的類型，以及協(xié)作機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人的區(qū)別，最后分析了焊接機(jī)器人和人工焊接在效率、精度、安全性和成本方面的差異。工業(yè)機(jī)器人的控制方式包括點(diǎn)位控制、連續(xù)軌跡控制、力（力矩）控制和智能控制。根據(jù)用途，可分為直線操作機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、平面操作機(jī)器人等。協(xié)作機(jī)器人與工業(yè)機(jī)器人在設(shè)計(jì)、功能和優(yōu)勢(shì)上有所不同，協(xié)作機(jī)器人更注重安全性和人機(jī)合作能力。焊接機(jī)器人相較于人工焊接，具有更高的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質(zhì)、工資成本、管理成本、穩(wěn)定性和健康安全性。