环境变化 的需要而再编程。一般的电动玩具没有感觉和识别能力，不能再编程，因此 不能称为机器人； （ 3 ）通用性：一般机器人在执行不同作业任务时，具有较好的通用性。比如， 通过更换机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的任务。  什么是工业机器人？ 1 2 3 4 5 6 7 8 • 工业机器人意义与定义 • 工业机器人分类 • 工业机器人组成和性能参数 操作对象 各组成部分关系 检测系统 执行机构也称操作机，使机器人赖以完成工作任务的实体，通常由杆件和关节组成。从 功能角度，执行机构可分为：手部、腕部、臂部、腰部（立柱）和基座等。 手部：又称末端执行器，是工业机器人直接进行工作的部分，其作用是直接抓取和放置 物件。可以是各种手持器。 腕部：是连接手部和臂部的部件。其作用是调整或改变手部的姿态，是操作机中结构最 复杂的部分。 臂部：又称手 重复定位精度 工作范围是指机器人手臂末端或 手腕中心所能到达的所有点的集 合，也叫做工作区域。 工作范围的形状和大小是十分重 要的，机器人在执行某作业时可 能会因为存在手部不能到达的作 业死区而不能完成任务。 3 、工业机器人的组成和性能参数 3.2 工业机器人的性能参数 C 工作范围  有的厂家指工业机器人主要自由度上最大 的稳定速度，有的厂家指手臂末端最大的 合成速度，通常都在技术参数中加以说明。

备，使用非常方便 典型的伺服系统控制结构是上位控制器和伺服驱动器基于脉冲指令 和总线通讯的方式。 位置控制是工业机器人的基本控制任务。由于机器人是由多轴 （关节）组成的，每轴的运动都将影响机器人末端执行器的位姿。如 何协调各轴的运动，使机器人完成作业要求的轨迹，是个关键问题。 2 、工业机器人伺服控制基本流程 图 5-9 工业机器人位置控制 光电 码盘 关节 控制器 位置 调节器 ）手眼相对关系标定 手眼标定求取的是摄像机坐标系与机器人末端执行器坐标系之间的 相对关系。 目前，一般采用的方法是： ● 在机器人末端处于不同位置和姿态下，对摄像机相对于靶标的外参 数 进行标定； ● 根据摄像机相对于靶标的外参数和机器人末端的位置和姿态，计算 获 得摄像机相对于机器人末端的外参数、摄像机坐标系与机器人末端 执 行器坐标系的相对关系具有非线性和不稳定性。 对 感兴趣的区域进行操作。 除了在一些自由度方向进 行位置控制外，还需要在 另一些自由度方向控制机 器人末端执行器与工件之 间的接触力，从而保证二 者之间的正确接触。 对于这类作业 一种比较好的控制方案是 当机器人在进行装 配、加工、抛光等作业 时，要求机器人末端执 行器与工件接触时保持 一定大小的力。这时， 如果只对机器人实施位 置控制，有可能由于机 器人的位姿误差或工件

用性、 环境的适应性、耐久性、可靠性和经济性等因素，具体遵循的准则如下。 是指使用一台或多台机器人，配以相应的周边设备，用于完 成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为机器人工作 单元 末端执行器等辅助设备及其他周边设备则随应用场合和工件特点 的不同存在着较大差异，因此这里只阐述一般工作站的构成和设计原 则 机器人及其控制系统、辅助设备及其他周边设备 机器人 控制系统 示教器 传感器 整个设计 的关键环节，它直接影响工作站的总体布局、机器人型号的选择、末端执 行器和变位机等的结构，以及其周边机器型号的选择等。 这十项设计原则体现了工作站用户多方面的需要，下面只对具有特 殊性的前四项原则展开讨论。 时间和精力占比 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 （ 1 ）工件的形状决定了机器人末端执 行器和夹具体的结构及工件的定位基准。 在成批生产中，对工件形状的一致 不准、精度偏低，就会造成工件在机器 人工作站中的定位困难，甚至造成引入 机器人工作站决策的彻底失败。 8.1.2 机器人工作站的一般设计原则 （ 4 ）工件的材料和强度对工作站中夹 具体的结构设计、选择动力形式、末端 执行器的结构以及其他辅助设备的选择 都有直接的影响。 设计时要以工件的受力和变形，产 品质量符合最终要求为原则确定其他因 素，必要时还应进行关键内容的试验， 通过试验数据确定关键参数。

图 3-3 刚体的位姿 5 、机器人末端操作臂的位姿描述 图 3-4 机器人手部的位姿 表示了机器人的姿态 代表了机械手的位置 （平移加旋转）运动。我们把每次简单的运动用一个变换矩阵来表示， 因此，多次运动即可用多个变换矩阵的积来表示，表示这个积的矩阵 称为齐次变换矩阵。 通过多个连杆位姿的传递，我们可以得到机器人末端操作器的位姿， 即进行机器人正运动学分析。 连杆的初始 位姿矩阵 齐次变 换矩阵 经过多次变换后该连 杆的最终位姿矩阵 2 、平移变换 图 3-5 点的平移变换 的物理定律求得。 逆动力学问题 即机器人在关节变量空间的轨迹已确 定，或末端执行器在笛卡尔空间的轨 迹已确定 ( 轨迹已被规划 ) ，求解机 器人各执行器的驱动力或力矩。 正动力学问题 即机器人各执行器的驱动力或力矩为 已知，求解机器人关节变量在关节变 量空间的轨迹或末端执行器在笛卡尔 空间的轨迹。 机器人运动方程的求解可分为两种不同性质的向题 人们研究

）变换器必须有良好的零输入、零输出 特性和较小的温度漂移才能满足测试要求。 （ 4 −4 ） 随着机器人的高速化、高精度化，由机械运动部分刚性不足所引起的 振动问题开始得到关注。在机器人各杆件上或末端执行器上安装加速度传 感器，测量振动加速度，并进行反馈，以改善机器人的性能。从测量振动 的目的出发，加速度传感器日趋受到重视。 机器人常用的加速度传感器 应变片 加速度 传感器 伺 服 加速度 息量单一，结构 比较简单，是一种专用的力传感器。 （ b ）腕力传感器 腕力传感器安装在末端执行器和机器人最后一个关节之间，它 能直接测出作用在末端执行器上的各向力和力矩，从结构上来说， 这是一种相对复杂的传感器，它能获得手爪三个方向的受力 ( 力 矩 ) 、信息量较多，由于其安装部位在末端执行器和机器人手臂之 间，比较容易形成通用化的产品系列。 图 4-24 所示为 Draper 和重量的限制，在结构上要求小巧，也是一种较专用的力传感器。图 4- 25 所示为一种安装在末端执行器上力觉传感器。 图 4-25 安装在末端执行器上力觉传感器 作用：防止碰撞中的 应用，机器人如果感 知到压力，将发送信 号，限制或停止机器 人的运动。 2 、接触觉传感器 接触觉传感器安装在工业机器人的运动部件或末端执行器上，用 以判断机器人部件是否对象物体发生接触，以解决机器人运动的正确

Curve Thing 位置 放置 两点 然后选中捕捉工具中的“选择部件”和“捕捉末端”，点击“主点 - 从”坐 标框，依次选择工件底部的第一个点以及与之重合的工作台顶部的点、 X 轴方向上工件底部的第二个点以及与之重合的工作台顶部的点。 图 7-18 点位置输入框 选择部件 捕捉末端 主点 - 从 图 7-19 Curve Thing 位置效果图

的机器人自动化装配技术，通过装配目标视觉自动识 别、装配目标位姿精准匹配、末端柔性抓取、视觉引导 设备抓取-移动-精确放置、紧固件自动安装及力矩量 化控制，实现舱板单机设备自动化装配，如图 8 所示。 针对单件小组批卫星星上舱板/重载设备高精度、柔 性化装配需求，构建人机协作机器人高精度柔顺装配 系统。采用视觉测量与力传感联合控制方法，通过双 目视觉测量引导机器人末端快速定位至目标位置，通 图 6 孪生模型+全景影像相结合的卫星研制状态管控方法 the twin model and panoramic images 88 第 42 卷 2025 年第 2 期 邢香园，等：卫星总装智能工厂的内涵及关键技术 过六维力觉传感器，实时采集机器人末端六维作用力。 基于外部作用力-力矩控制的装配体位姿柔顺随动算 法，进行安装面力位交互柔顺控制，实现重载设备/舱 板等高精度柔顺装星 ［38］，如图 9 所示。 2.2.3 视觉引导和模型驱动的高精度在线测量技术

家电、服装、家居等距离用户最近的消费 品制造领域 智能工厂 实现目的 产品品质可控 拓展产品价值空间 充分满足消费者多元化需求的同时实现规 模经济生产 智能工厂 建设侧重点 侧重从生产数字化建设起步，基于品控需 求从产品末端控制向全流程控制转变 从单台设备自动化和产品智能化入手，基 于生产效率和产品效能的提升实现价值增 长 通过互联网平台开展大规模个性定制模式 创新 智能工厂 建设模式 1. 推进生产过程数字化 家电、服装、家居等距离用户最近的消费 品制造领域 智能工厂 实现目的 产品品质可控 拓展产品价值空间 充分满足消费者多元化需求的同时实现规 模经济生产 智能工厂 建设侧重点 侧重从生产数字化建设起步，基于品控需 求从产品末端控制向全流程控制转变 从单台设备自动化和产品智能化入手，基 于生产效率和产品效能的提升实现价值增 长 通过互联网平台开展大规模个性定制模式 创新 智能工厂 建设模式 1. 推进生产过程数字化

为在新能源汽车及电 池制造过程中常用的焊接技术。 图表 2 焊接机器人分类、特点及主要应用 焊接类型 焊接技术 图示 特点 主要应用 传统焊接 点焊 通过机器人末端的焊钳来实 现，一般搭配重型六关节机器 人，多以 160-210kg 级别机器 人为主，外资仍占据主导。 多应用于汽车生产厂焊装 车间流水线，完成汽车地 板、侧围、顶盖等整车外壳 的拼装焊接过程以及板材、 多种现代科技手段，如 人工智能（AI）、机器人技术、传感器技术和智能控制，旨在简化焊接机器人编程和操作流 程，以实现焊接过程的智能化。 传统焊接机器人需要进行“示教”，即操作员手动引导机器人末端执行器（焊枪）沿着 预定的焊接路径移动，并记录每个点的位置信息，这一过程耗时且需要专业技能。相比之下， 智能焊接控制系统通过使用传感器、机器视觉、人工智能和其他先进技术，能够自动调整焊 接参数 焊接机器人系统集成技术专注于为特定的焊接应用提供一套完整的解决方案，其目的是 通过自动化和智能化手段来改进焊接过程。这一技术涵盖了焊接工艺的优化、生产设备的合 理布局、机器人及其相关标准设备的选择、非标准设备的设计（例如机器人末端执行器和焊 接夹具）、整体方案的虚拟仿真、工业控制软件的编程、专用工艺软件的开发、硬件间的通 信协调、在线/离线编程与仿真、传感器信号的采集与处理、焊接工艺的集成应用以及相关 周边技术的研发和应用等方面。

，通过预定的程序停止产线运行 l 输出生产线设备运行故障分析报表 ，获得优化依据 场景介绍 客户现场由 5 条座椅气压杆全自动化总装生产线组成 ，生产线 初 始工位人工上料 ，中间无人化 ，末端自动打包、码垛、入库 自动化生产线数据采集与 反向控制 20%↑ 小时产出数 （ UPH ） 15%↑ 生产良率 70% 非计划停机 解决方案 应用效果 统计分析 质量监控 上板