工业机器人的定义是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

　　主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。控制系统用来发出指令和执行指令，相当于人类的大脑；驱动系统通过接收指令来行走和工作，相当于人的手和脚。

　　工业机器人的能力评价标准分别有：智能，在这里是指感觉和感知，包括记忆、运算、鉴别、判断、决策和逻辑推理等；机能，指的是变通性、通用性还有是空间的占有性等；物理能，指的是力、速度、连续运行能力、联用性等等。

　　生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

　　工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。

　　除了专门设计的专用的工业机器人外，一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。

　　工业机器人所涉及的学科非常广泛，有机械学和微电子学结合的机电一体化技术。智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能。这些都是微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用密切相关。

　　从事了七年的消费电子的供应链管理，心里对于不同行业、不同模式、不同品类的供应链管理难度是有一个排序的。从垂直整合的供应链到代工，从电视到蓝牙耳机，从传统的制造业到跨境电商，供应链管理难度是越来越大的。到跨境电商企业，在这种多SKU、多品类、多种采购模式的场景下，我一直天真的认为供应链管理的难度已经到天花板了。但真正接触机器人的供应链时，才发现机器人的供应链才是“人外有人”的那个“人”，“天外有天”的那个“天”。

　　机器人供应链的管理难度一方面是产品自身具有比较高的复杂度，因此供应链交付过程中受品质、产品稳定度、研发进度等影响比较大；一方面，机器人的非标设计与逐渐缩短的交付周期给供应链带来非常大的挑战。

　　的确有不少类似的人形机器人，但是实际大工业生产周转运营中的机器人还有这样的

　　机器人的产品形态主要由场景决定的。如仓储物流机器人，即便是一大类相对容易标准化的场景，机器人也是多种形态，如AGV、AMR、ACR等等，而针对其中一种产品，依然有不同的定制，如不同高度的ACR，不同的货叉的ACR，如下图所示。

　　这些不同形态的产品定制化程度比较高，然而因场景数量规模限制，单SKU的需求量并不大，这就给供应链的运营管控增添了很大的挑战。

　　虽然机器人这个行业到目前没有出现黑马，没有独角兽式的巨头出现，但是机器人这个市场也算是百家争鸣了，如KUKA、ABB、Autostore等等，而国内则有优必选、京东、极智嘉、海康、海柔创新，小鹏、小米早期就在投入研究人形机器人，且小米已经发布了两代：铁蛋、铁大。

　　虽然百家争鸣、形态各异，但是总体规模都不大，甚至有部分仅仅处于原型设计、样机，非量产可售。

　　百家争鸣的好处是激发创新和需求增长，可以使的行业实现较快发展。但是同时也会触发内卷以及血拼的竞争。为了争取客户，在交付速度、成本等都有较高的要求，而这对供应链的效率、效应、采购成本均是挑战。

　　机器人的多SKU、小批量，导致了机器人部件同样是多SKU、小批量。这种情况决定了机器人的交付多为MTO（Male to order），而这种模式不利于交付周期以及成本。对于MTO模式，交付周期是要远远长于MTS（Make to stock）。

　　另外，简单生产没有规模效益，单次生产批量都不大，很难使用注塑、浇铸等大批量生产工艺使的成本降低。

　　非标机器人主要是B端客户，而从市场需求的洞察、挖掘、对接、确认、签约等等周期比较长，平均约半年，而期间的不确定性因素也比较多，因此需求的波动也比较大，需求准确度平均低于50%。

　　器件的可采购性和可供应性比较差的第一个原因是量少。在每家供应商的采购不成规模，没有优先级，因此生产交付时物料的齐套会受影响。特别是在21年，整个行业各种缺芯的行情下，机器人的物料齐套倍受挑战。

　　另外，在国内机器人上游供应商还未经过充分的学习和训练，在先进工艺制程以及效率提升上有缺失。即便不使用模具，大型机加工设备的灵活度依然不够。

　　机器人这类产品的作用是代替人进行生产劳作，目的是减少人力的投入使用，或者让人的工作变得更简单、安全。但是机器人的自身的生产却是比较传统的CELL线体，没有流水线，通过各类工种的操作工人将一个个部件组装成一台完整的机器人，因无法使用自动化设备或者机器人，人员投入比较大。而对于供应链的计划和PMC等部门也是人拉肩扛，总体人力投入比较大。

　　如以上案例，在产品设计中，提前确定定制分离点，然后设定多级库存，实现降低呆滞物料、平衡生产和缩短交付周期。

　　如机器人产品架构总体一致，只有机械手有差别，则其他部件可以提前生产和组装，待收到定制订单后再生产机械手。

　　对于供应链端需要与研发互动，拆分物料的定制分离点，进而指定有效备料策略和生产交付策略。

　　在供应解决方案优化维度，没有一定之规，只能局部优化，持续优化，没有放之四海而皆准的解决方案。

　　这个也是一个逐渐训练上游供应商的过程。乔布斯说：至繁归于至简。如果一件产品做出来很复杂，那说明思考还不够充分。而标准化和模块化则是充分思考，把难题留给自己，把简单留给客户的过程。每一次难题的解决，都是会将模块化、标准化往前推进一大步。

　　行业协会和生态联盟的作用是制定标准。一个老大哥牵头，来为整个行业中同类产品制定标准。产品模块化、标准化是小范围的优化，而制定标准则是大范围的整个行业范围内的优化。

　　目前已经有机器人协会，且例如京东也在组织仓储机器人的生态联盟，有针对性的解决一些通用性的问题，有效整合资源和解约资源。

　　随着工业机器人在生产自动化过程的广泛应用，提高其安全性、可靠性并确保其无间断工作显得尤为重要。开展机器人整机及零部件的故障分析和健康状态评估成为热点研究领域。

　　本文针对工业机器人健康状态的诊断与评估问题，以一种六轴工业机器人为研究对象，基于失效分析及故障树分析、健康度等级、数据采集等基础上，建立基于振动信号与性能指标、以及改进D-S理论（Dempster-Shafer theory）的工业机器人健康状态诊断与评估模型及方法，并搭建工业机器人健康状态诊断与评估实验系统。主要研究内容如下：

　　（1）基于失效模式及故障树分析方法的工业机器人故障诊断分析。结合六轴工业机器人自身特点，采用失效模式及影响分析（Failure mode and impact analysis，FMEA）分析工业机器人的失效模式，获得FMEA分析结果表；采用故障树分析（Fault Tree Analysis，FTA）构建工业机器人整机和各系统的故障树，并通过定性分析和定量计算获得其主要薄弱部分及其故障类型。

　　（2）基于振动信号与性能参数的工业机器人健康评估模型的构建。通过振动信号和性能参数对六轴工业机器人进行故障状况检测和健康评估架构设计，构建基于改进D-S证据理论的工业机械臂健康状态评估模型，并建立基于振动信号和性能参数的工业机器人健康状态评估指标体系。

　　（3）工业机器人健康状态数据的采集与处理。搭建健康状态诊断和评估实验平台，采集机械臂振动数据和相关性能参数，建立基于振动信号数据和运动性能参数的工业机器人健康状态评估数据库。

　　（4）基于改进证据理论的工业机器人健康状态评估方法研究。研究基于可信度系数修正的D-S证据理论改进方法。构造工业机器人健康状态评估指标隶属度函数，使用可信度系数修正的改进D-S证据理论方法对构造的健康状态评估指标隶属度进行数据融合。对六轴工业机器人进行健康状态诊断评估应用分析，求解其健康状态，并应用Yager证据理论进行实验对比，验证本文研究方法的适用性。

　　通过上述研究内容，建立一种包括失效模式及故障分析、健康评估模型构建、状态数据采集与融合、健康状态评估分析的六轴工业机器人健康状态诊断与评估方法及流程，并结合典型案例开展实验验证，获得得到六轴工业机器人的健康度和健康状态等级。研究结果表明，本文提出的方法能够评估工业机器人整机的健康状态，具有一定的推广应用意义。

　　关键词：工业机器人；健康评估；失效模式分析；故障诊断；改进D-S证据理论。

　　越来越多的自动化厂家使用工业机器人来完成任务，不仅提高工人的安全性，还增加总产量，同时减少浪费和运营成本。随着工业机器人在制造环境中变得越来越普遍，对不同类型的工业机器人的需求也在不断增加，以适应特定的应用和行业。小编将和小伙伴们一起探讨市场上有哪些类型的工业机器人，它们是如何工作的，以及它们通常用于哪些应用或行业。

　　直角坐标机器人也被称为线性机器人或龙门机器人，是在三个线性轴上工作的工业机器人，使用直角坐标系（X、Y和Z），这意味着它们在3轴（上下、内外和左右）上直线移动。

　　很多厂家选择直角坐标机器人是因为其配置高度灵活，使用户有能力调整机器人的速度、精度、行程长度和尺寸。

　　直角坐标机器人是工业应用中最常用的机器人类型之一，经常被用于数控机床和3D打印。

　　四轴机器人在三个轴(X，Y和Z)上运行，并且也有旋转运动；它擅长横向移动，通常比直角坐标机器人移动更快，更容易集成。

　　关节机器人的机械运动和结构非常类似于人的手臂，该臂安装在带有扭转接头的底座上。臂本身可以具有从两个旋转接头到十个作为轴的旋转接头，每个额外的接头或轴允许更大程度的运动。

　　大多数关节机器人利用四轴或六轴；关节式机器人的典型应用是装配、电弧焊、材料搬运、机器维护和包装。

　　圆柱形机器人在底部有一个旋转关节和一个连接连杆的棱柱形关节。机器人有一个圆柱形的工作包，这是通过旋转轴和一个可延伸的臂来实现的，该臂以垂直和滑动的方式移动。

　　由于其紧凑的设计，圆柱形机器人通常用于紧凑的工作空间，用于简单的组装、机器维护或涂层应用。

　　并联机器人拥有三个连接到一个单一的基地，这是安装在工作区上方的手臂。由于末端执行器的每个关节都由所有三个手臂直接控制并联机器人在圆顶形状中工作，可以高速精确地移动。

　　极坐标机器人的手臂有两个旋转关节和一个线性关节，通过扭转关节连接到底座；机器人的轴一起工作以形成极坐标，这允许机器人具有球形工作包络。

　　极坐标机器人被认为是最早开发的工业机器人之一，通常用于压铸，注塑，焊接和材料处理。

　　协作机器人是可以在共享工作空间中直接和安全地与人类互动的机器人。它比传统六轴更具有柔性，本体集成了若干传感器，可以与人协作；通常用于取放、码垛、质量检测和机器维护。

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