工业机器人：分类、控制与协作，焊接机器人与人工焊接的区别

安川机器人在国际机器人展

工业机器人按照控制方式分为点对点、连续轨迹、力/力矩、智能等类型，按用途则包括操作、移动、示教再现、工程等多种类别。协作机器人与工业机器人在设计目的、安全性、应用领域、编程易用性等方面存在区别。焊接机器人和人工焊接在效率、精度、成本、可重复性等方面各有优势。理解这些不同有助于更好地选择和利用机器人技术。

一、工业机器人的控制方式有哪几种？

工业机器人的控制方式主要分为四种：点位控制方式、连续轨迹控制方式、力（力矩）控制方式和智能控制方式 。其中，点位控制方式只对工业机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿进行控制，在控制时，只要求工业机器人能够快速、准确地在相邻各点之间运动，对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。这种方式实现容易、定位精度要求不高，常应用于上下料、搬运、点焊及在电路板上安插元件等，只要求目标点处保持末端执行器位姿准确的作业中 。

工业机器人的控制方式主要有以下几种：

1.点位控制方式（PTP）：这种控制方式只对机器人末端执行器在作业空间中某些规定的离散点上的位姿进行控制。在控制时，只要求工业机器人能够快速、准确地在相邻各点之间运动，对达到目标点的运动轨迹则不作任何规定。

2.连续轨迹控制方式（CP）：这种控制方式是对机器人末端执行器在作业空间中的位姿进行连续的控制，要求其严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动，而且速度可控，轨迹光滑，运动平稳，以完成作业任务。

3.力（力矩）控制方式：在进行装配、抓放物体等工作时，除了要求准确定位之外，还要求所使用的力或力矩必须合适，这时必须对机器人进行力（力矩）控制。这种控制方式的原理与位置控制方式基本相同，只不过是输入量和反馈量不是位置信号，而是力（力矩）信号，所以该系统中必须有力（力矩）传感器。有时也利用接近、滑动等传感功能进行自适应式控制。

4.智能控制方式：机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的知识，并根据自身内部的知识库作出相应的决策。采用智能控制技术，使机器人具有较强的自适应能力，从而实现高质量的控制。

随着技术的不断发展，工业机器人的控制方式也在不断地更新和改进，以满足不同的应用需求。

二、工业机器人按用途分类分为哪几类？

工业机器人的用途是多样的，根据不同的应用场景和功能需求，它们可以被分为多个类别。通常，按照应用领域和使用场景，工业机器人主要可以分为：移动机器人、点焊机器人、弧焊机器人、激光加工机器人、真空机器人和洁净机器人。例如，移动机器人可以自主导航并执行各种任务；点焊机器人专门用于点焊作业；弧焊机器人则用于自动化的弧焊操作；激光加工机器人利用激光进行精细加工；真空机器人在真空环境中工作，用于处理对环境敏感的材料；而洁净机器人一般用于需要高度清洁的环境，如电子制造等。

另外，从技术角度看，工业机器人还可以根据机械结构方式、操作机坐标形式、程序输入方式、运动坐标形式、驱动方式等多个维度进行分类。例如，按照机械结构方式划分，可以分为串联机器人等。这些不同的分类方式可以帮助人们更深入地理解工业机器人的工作原理和适用范围。

工业机器人按用途分类，主要可分为以下几类：

1.焊接机器人：广泛应用于汽车制造、电子制造、船舶制造等行业，具备自动焊接、切割和熔接的功能，能大幅提高焊接效率和焊接质量，同时其智能化的控制系统能保证焊接过程的稳定性和一致性。

2.搬运机器人：在物流和仓储行业中起到重要作用，可以自动完成货物的搬运、装载和卸载任务。通常配备有传感器和视觉系统，可以准确地识别和抓取不同形状和重量的物体。

3.码垛机器人：主要应用于物流和制造业中的货物堆垛，根据预设的规则和要求，将货物按照规定的方式进行叠放。具备高速、高稳定性、适应性强以及结构简单的特点，能够提高堆垛效率和减少人力成本。

4.喷涂机器人：是工业机器人中的一种常见类型，通常应用于汽车制造、家具制造、建筑等领域。可实现高效、均匀的涂层施工，相比传统的人工涂装，喷涂机器人具备更高的精度和稳定性，能够提高生产效率和涂装质量。

5.装配机器人：在制造业中起到至关重要的作用，可以完成各种复杂的装配工作，如汽车零部件的装配、电子产品的组装等。具备高速、高精度和可靠性强的特点，能够大幅提高生产效率和减少错误率。

6.打磨机器人：主要应用于金属加工、陶瓷制品、玻璃制品等行业，能够通过特殊的磨削工具，实现对物体表面的研磨和抛光。具备安全性高、效果好以及自动化程度高的特点，能够提高产能和产品质量。

7.冲压机器人：主要应用于金属加工和制造业中的冲压工艺，能够自动完成零件的定位、装夹和冲压动作。具备高稳定性、工作时间长以及成本低的特点，能够提高冲压效率和产品质量。

此外，工业机器人还有操作机器人、移动机器人、协作机器人、视觉机器人、特殊机器人等不同类型。其中，操作机器人的主要功能是进行简单重复的动作，如装配、焊接、打磨、搬运等；移动机器人具备自主行走能力，可在工厂车间内进行自主导航；协作机器人主要用于与人类共同工作的场景；视觉机器人能够通过摄像头、激光雷达等传感器获取视觉信息；特殊机器人是指针对特殊行业或特殊任务设计的机器人系统。

三、协作机器人和工业机器人区别在哪？

协作机器人和工业机器人都是机器人的一种，但它们的设计和应用场景有所不同。

工业机器人通常是大型、重型的机器人，主要用于工业生产线上的自动化作业，例如装配、焊接、搬运等。工业机器人通常需要在固定的位置上进行工作，并且需要与其他设备和系统进行集成，以实现自动化生产。

协作机器人则是一种更加灵活、轻便的机器人，主要用于与人类进行协作，例如在生产线上与人类一起完成装配、搬运等工作。协作机器人通常具有更加灵活的手臂和关节，可以适应不同的工作环境和任务需求。协作机器人还具有更加智能的控制系统，可以与人类进行更加自然的交互和协作。

协作机器人（Collaborative Robots，简称Cobots）和工业机器人之间有几个关键的区别：

1.设计目的：

○工业机器人是为在受限或封闭环境中执行重复性任务而设计的，通常需要围栏或屏障以确保安全。

○协作机器人则专为与人类员工共享工作空间而设计，能够在没有物理隔离的情况下直接与人互动。

2.安全性：

○工业机器人速度较快、力量较大，为了保证安全，通常会在操作区域周围设置防护措施。

○协作机器人具有内置的安全功能，如力矩限制、碰撞检测等，可以在与人接触时自动减速或停止，从而减少伤害风险。

3.应用领域：

○工业机器人常用于大规模生产环境中的精确作业，如汽车制造、电子产品装配等。

○协作机器人更适用于小规模生产、个性化定制、包装、质量检查等场景，特别是在非标自动化领域有优势。

4.编程与易用性：

○工业机器人的编程往往需要专业的技术人员使用复杂的编程语言进行。

○协作机器人设计得更加直观和用户友好，许多型号允许通过拖放界面或者示教方式来编程，不需要高级计算机编程技能。

5.尺寸与重量：

○工业机器人通常是大型、重型设备，结构坚固，适合长时间高速运行。

○协作机器人通常比较轻便，更便于安装、重新部署和移动。

6.灵活性与适应性：

○工业机器人更适合于固定的任务，其更换任务或程序通常较为复杂。

○协作机器人具有更高的灵活性和可扩展性，可以轻松地调整任务或应用于不同的工作流程。

7.成本：

○工业机器人通常投资成本较高，包括前期购买、安装、维护以及可能需要的安全隔离设施费用。

○协作机器人的投资成本相对较低，并且由于其易于集成和重新配置，可能会带来更快的投资回报。

总的来说，工业机器人主要用于工业生产线上的自动化作业，而协作机器人则主要用于与人类进行协作，以提高生产效率和质量。

四、焊接机器人和人工焊接的区别是什么？

焊接机器人和人工焊接的主要区别在于焊接过程的执行方式和效率。人工焊接通常由熟练的焊接工人使用焊接工具（如电焊机、气焊机等）手动完成焊接过程，这需要焊接工人具备专业的技能和经验。人工焊接的过程可能受到工人技术水平、疲劳程度和环境条件等因素的影响，因此焊接质量可能会有所波动。

焊接机器人则是一种自动化设备，它能够按照预设的程序自动完成焊接任务。焊接机器人通常配备有高精度的传感器、控制系统和水冷系统等，能够精确控制焊接参数，如电流、电压、焊接速度和焊接路径等。焊接机器人可以连续工作，不受人为因素的影响，因此可以提供更高的焊接效率和更稳定的焊接质量。此外，焊接机器人还可以在恶劣的环境中工作，如高温、高压等，这是人工焊接难以比拟的。

焊接机器人和人工焊接在以下几个方面存在显著区别：

1.效率：

○焊接机器人具有较高的工作效率，可以连续工作而无需休息，适合大批量的生产。

○人工焊接的效率受到操作者的疲劳度、技能水平以及任务复杂性的影响，通常比机器人慢。

2.精度：

○焊接机器人通过精确的控制系统和传感器能够保证焊接参数的一致性和准确性，从而实现高质量的焊缝。

○人工焊接的精度取决于操作员的技术熟练程度，难以始终保持一致。

3.成本：

○焊接机器人的初始投资成本较高，但长期来看可以通过提高生产效率、减少浪费和降低人工成本来获得回报。

○人工焊接的人力成本较低，但可能需要更高的工资以保持员工的积极性和技能水平。

4.可重复性：

○焊接机器人经过编程后可以执行相同任务无数次，确保每次焊接的质量和一致性。

○人工焊接的可重复性取决于操作员的能力和专注度，容易因人为因素导致质量波动。

5.应用范围：

○焊接机器人适用于大规模制造环境中的重复性工作，如汽车制造、航空航天等。

○人工焊接更适合于小规模生产、定制化或需要灵活适应不同工件的情况。

6.安全性：

○现代焊接机器人配备了各种安全功能，包括碰撞检测、紧急停止按钮等，以保护人员安全。

○人工焊接过程中可能会发生电弧闪灼、飞溅物伤人等事故，需要操作者佩戴个人防护设备并遵守安全规程。

7.培训与技能要求：

○操作焊接机器人需要一定的技术知识和专门的培训，但一旦程序设定好，对操作员的要求相对较低。

○人工焊接则需要操作员具备一定的焊接技能和经验，且需不断更新和提升技能以应对不同的焊接需求。

总的来说，焊接机器人和人工焊接各有优缺点，需要根据具体的应用场景和需求来选择。在一些大批量、高精度、高危险性的焊接任务中，焊接机器人通常更加适用；而在一些小批量、低精度、低危险性的焊接任务中，人工焊接可能更加经济实惠。

工业机器人：控制方式、用途分类、协作与工业机器人的区别及焊接机器人的优势

以上内容主要介绍了工业机器人的控制方式和按用途分类的类型，以及协作机器人与工业机器人的区别，最后分析了焊接机器人和人工焊接在效率、精度、安全性和成本方面的差异。工业机器人的控制方式包括点位控制、连续轨迹控制、力（力矩）控制和智能控制。根据用途，可分为直线操作机器人、SCARA机器人、平面操作机器人等。协作机器人与工业机器人在设计、功能和优势上有所不同，协作机器人更注重安全性和人机合作能力。焊接机器人相较于人工焊接，具有更高的生产效率、产品品质、工资成本、管理成本、稳定性和健康安全性。