工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，具有柔性好、自動化程度高、可編程性好、通用性強等特點。在工業領域中，工業機器人的應用能夠代替人進行單調重復的生產作業，或是在危險惡劣環境中的加工操作。

文章來源，本文改編自：《智能制造概論》，已由清華大學出版社出版。作者：中國工程院李培根院士、華中科技大學高亮教授。

1、工業機器人的概念

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，具有柔性好、自動化程度高、可編程性好、通用性強等特點。在工業領域中，工業機器人的應用能夠代替人進行單調重復的生產作業，或是在危險惡劣環境中的加工操作。國際上，工業機器人的定義主要有如下兩種：

國際標準化組織（ISO）的定義：工業機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業的可編程操作機。

美國機器人協會（RIA）的定義：一種可以反復編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機；或者為了執行不同的任務而具有可改變的和可編程的動作的專門系統。

在智能制造領域，工業機器人作為一種集多種先進技術于一體的自動化裝備，體現了現代工業技術的高效益、軟硬件結合等特點，成為柔性制造系統、自動化工廠、智能工廠等現代化制造系統的重要組成部分。機器人技術的應用轉變了傳統的機械制造模式，提高了制造生產效率，為機械制造業的智能化發展提供了技術保障；優化了制造工藝流程，能夠構建全自動智能生產線，為制造模塊化作業生產提供了良好的環境條件，滿足現代制造業的生產需要和發展需求。

2、工業機器人的結構與功能

工業機器人一般由3個部分、6個子系統組成 

1）機械部分

機械部分包括工業機器人的機械結構系統和驅動系統。機械部分是工業機器人的基礎，其結構決定了機器人的用途、性能和控制特性。

（1）機械結構系統，即工業機器人的本體結構，包括基座和執行機構，有些機器人還具有行走機構，是機器人的主要承載體。機械結構系統的強度、剛度及穩定性是機器人靈活運轉和精確定位的重要保證。

（2）驅動系統，包括工業機器人動力裝置和傳動機構，按動力源分為液壓、氣動、電動和混合動力驅動，其作用是提供機器人各部位、各關節動作的原動力，使執行機構產生相應的動作。驅動系統可以與機械系統直接相連，也可通過同步帶、鏈條、齒輪、諧波傳動裝置等與機械系統間接相連。

2）傳感部分

傳感部分包括工業機器人的感受系統和機器人-環境交互系統。傳感部分是工業機器人的信息來源，能夠獲取有效的外部和內部信息來指導機器人的操作。

（1）感受系統，是工業機器人獲取外界信息的主要窗口，機器人根據布置的各種傳感元件獲取周圍環境狀態信息，對結果進行分析處理后控制系統對執行元件下達相應的動作命令。感受系統通常由內部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成：內部傳感器模塊用于檢測機器人自身狀態；外部傳感器模塊用于檢測操作對象和作業環境。

（2）機器人-環境交互系統，是工業機器人與外部環境中的設備進行相互聯系和協調的系統。在實際生產環境中，工業機器人通常與外部設備集成為一個功能單元。該系統幫助工業機器人與外部設備建立良好的交互渠道，能夠共同服務于生產需求。

3、控制部分

控制部分包括工業機器人的人-機交互系統和控制系統。控制部分是工業機器人的核心，決定了生產過程的加工質量和效率，便于操作人員及時準確地獲取作業信息，按照加工需求對驅動系統和執行機構發出指令信號并進行控制。

（1）人-機交互系統，是人與工業機器人進行信息交換的設備，主要包括指令給定裝置和信息顯示裝置。人-機交互技術應用于工業機器人的示教、監控、仿真、離線編程和在線控制等方面，優化了操作人員的操作體驗，提高了人機交互效率。

（2）控制系統，是根據機器人的作業指令程序以及從傳感器反饋回來的信號，支配工業機器人的執行機構完成規定動作的系統。控制系統可以根據是否具備信息反饋特征分為閉環控制系統和開環控制系統；根據控制原理可分為程序控制系統、適應性控制系統和人工智能控制系統；根據控制運動的形式可分為點位控制系統和連續軌跡控制系統。