为什么总是这么大的问题呢？好难回答，写一本书来回答这个应该都不算多吧。其实基本每本教材都在回答这个问题的：

　　目前工业机器人的主要应用：停留在参考轨迹那一个框框上，基本上是运动学上的东西，比如焊接和喷漆。主要任务还是怎么去做轨迹规划以及相应的提高机器人精度的标定和补偿。

　　下图是多年前在某厂标定一个四米多高的Fanuc机器人臂，用如大型的零件的喷漆。

　　关于这些应用的详细统计数据，参见Siciliano的机器人教材的第一章就可以了。

　　OK， 说了主要的应用，还没有说缺点，说了缺点其实也就是说了重点和难点。

　　1：目前的轨迹规划基本是离线规划，不够flexible。基本上是针对一个零件的焊接或者喷漆，就要去做一个轨迹规划，这个在工业上是很不划算的，特别是对一些不是那么批量生产的东西。目前主要的方法就是示教编程，或者更动听点的名字learning from demonstration (or imitation learning)。示教编程的缺点就是得一个个的教，没有很好的办法去应用到其他的类似的场景。

　　2：图中红色的两个框框： 一个是扰动，一个是传感器，先说扰动。目前的工业机器人都是在相对结构化的场景中工作，扰动基本可以控制。但是如果希望机器人和人一样，比如机器人和人一起工作，就需要机器人有足够的安全性。主要就是在外界有限的扰动下，做出的反应要符合人的预期。这基本也是目前机器人研究中很大的一个方面，怎么去解决机器人和人的交互。具体到控制上，就是怎么去设计一个控制器，比如impedance control，从而保证机器人有足够的柔顺性。

　　3：能够做出什么样的控制器，很大程度上取决于有什么样的硬件条件。各项硬件中，驱动和传感更是重中之重。驱动器，包括减速器，了解有限，没有办法在这里回答。传感器，目前研究中用得较多的力传感器，视觉，触觉，基本上都没有在工业上大量应用，一个是价格贵了，另一个就是还没有大面积的这方面的需求。但是在学术圈中，这几类传感器是大面积的使用的，慢慢的也在向工业界应用。

　　4：说了这么多，难点还是机器人不够flexible。前段时间很火的baxter robot，基本上是奔着这个目标去的，可惜没有推广开来。现在google开始往里面砸钱了，很多人相信google会有突破。有兴趣的赶紧在国内开公司做机器人，然后坐等google收购你吧。

　　总趋势是系统越来越复杂，技术挑战越来越大。早期就是遥操作，不需要运动规划，在关节空间做伺服控制就够了；现在大部分应用（如喷涂、焊接）是在结构化环境中做程序性动作，示教也好、轨迹规划也好，都很成熟，控制精度要求不高；有些复杂应用要使用多种传感器和复杂的规划和控制策略，如一些精巧操作需要更复杂的规划和控制策略，跟环境接触的场合要求“柔顺控制”和“力控制”，这些都是依赖于具体应用的；还有一些新的结构，如灵巧手、运动底座臂、双臂协调操作、高冗余度臂、柔性臂、空间漂浮臂、欠驱动臂等，在建模和控制、操作规划、传感器融合、故障诊断及容错、甚至智能化方面都各有其难度。总之，未来robot相关的技术刊物不会缺少文章，会不断有新问题出现，另外，由于大公司的重金投入，机器人产业（包括工业机器人）恐怕还会热一阵子。

　　如果按照传统的工业机器人定义（ABB\KUKA\...）,控制的难点是机器人的柔顺性、速度和精度。解决此问题：1.设计一个刚性足够大的本体；2.设计一套有前瞻的规划算法；问题基本解决；

　　如果按照类似人机协作机器人（UR、KUKA..）,控制的难点是多传感器融合、深度学习。解决此问题：1.有一个很好的控制架构，支持力量传感、视觉传感、力量拖动等等算法；2.有一个绝对精度高的机械本体；

　　考研复试《工业机器人》不知道怎么学？重要知识点抓不住？学长今天给大家带来的干货一定会让大家眼前一亮！我们自动化考研的小伙伴千万不能错过的工业机器人重点汇总！记得多多点赞收藏哦！

　　是1920年由捷克作家卡雷尔·恰佩克在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首先提出的。剧中描述了一个与人类相似，但能不知疲倦工作的机器人奴仆Robot。从那时起，robot一词就被沿用下来，中文翻译成机器人。

　　1）拟人功能，机器人是模仿人或动物肢体动作的机器，能像人那样使用工具，因此数控机床和汽车不属于机器人；

　　2）可编程，一般的电动玩具没有智力或具有感觉和识别能力，不能再编程，因此不能称为真正的机器人。

　　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，通过更换机器人末端操作器（手爪 工具等）便可执行不同的任务。

　　坐标系是为确定机器人的位置和姿态而在机器人或其他空间上设定的位姿指标系统。

　　大地(世界)坐标系是固定在空间上的标准直角坐标系，它被固定在事先确定的位置。用户坐标系是基于该坐标系而设定的。

　　基坐标系由机器人底座基点与坐标方位组成，该坐标系是机器人其它坐标系的基础。

　　关节坐标系是设定在机器人关节中的坐标系，它是每个轴相对其原点位置的绝对角度。

　　工具坐标系用来确定工具的位姿，它由工具中心点(TCP)与坐标方位组成。工具坐标系必须事先进行设定。在没有定义的时候，将由默认工具坐标系来替代该坐标系。

　　工具坐标系可采用N(N＞＝4)点法确定：机器人TCP通过N种不同姿态同某定点相接触，得出多组解，通过计算得出当前TCP与工具安装法兰中心点(tool0)的相应位置，坐标系方向与tool0一致。

　　工件坐标系用来确定工件的位姿，它由工件原点与坐标方位组成。工件坐标系可采用三点法确定：点X1与点X2连线向X轴作的垂直线为Y轴，Z轴方向以右手定则确定。

　　用户坐标系是用户对每个作业空间进行自定义的直角坐标系，它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在没有定义的时候，将由大地坐标系来替代该坐标系。

　　1）机械系统：工业机器人的机械系统包括机身，臂部，手腕。末端操作器和行走机构等部分，每一部分都有若干个自由度，构成一个多自由度的机械系统。

　　3）控制系统：任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的任务和功能。

　　4）感知系统：由内部传感器和外部传感器组成，其作用是获取机器人内部和外部环境信息，并把这些信息反馈给控制系统。

　　1）自由度：是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括末端操作器的开合自由度。一般为3~6个。

　　3）作业范围：机器人运动时手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也称为工作区域。

　　3）点焊机器人：由机器人本体，焊钳，点焊控制箱，水（气）管路，焊钳修磨器夹具，循环水冷箱及相关电缆等组成。

　　（2）传动比范围大，单级谐波减速器传动比可在50—300之间，优选在75—250之间。

　　（3）运动精度高，承受能力大。由于多齿啮合，与相同精度的普通齿轮相比，其运动精度能提高4倍左右，受载能力也大大提高。

　　（2）采用二级减速机构时，处于低速的针摆动更加平稳。同时，转臂轴承因个数增多且内、外相对转速下降，其寿命可大大提高。

　　（4）摆线针轮传动的输出机构是采用两端支承的尽可能大的刚性圆盘输出结构，比一般半仙减速器的输出机构具有更大的刚度，且坑冲性能也有很大提高。

　　（2）运动要灵活，用于实现升降运动的导向套长度不宜过短，以避免发生卡死现象。

　　（4）手部是一个独立的部件，假如把手腕归属于臂部，那么，工业机器人机械系统的三大件就是机身、臂部和手部。

　　这是因为工业机器人运动速度不高（通常小于1.5m/s）,由速度项引起的非线性作用可以忽略。

　　另外，工业机器人常用直流伺服电动机作为关节驱动器，由于直流伺服电动机转矩不大，在驱动负载时通常需要减速器，其减速比往往接近100，而负载的变化（如由于机器人关节角度的变化，使得转动惯量发生变化）折算到电动机轴上时要除以减速比的二次方，因此电动机轴上负载变化很小，可以看做定常系统。

　　各关节之间的耦合作用，也会因减速器的存在而极大地削弱，于是工业机器人系统就变成了一个由多关节（多轴）组成的各自独立的线.工业机器人用传感器的分类

　　电感式与电容式接近觉传感器、光电式接近觉传感器、霍尔接近觉传感器、超声波传感器、气压接近觉传感器。

　　（1）精度高：优秀的机器视觉系统能够对一千个或更多部件的一个进行空间测量。因为此种测量不需要接触，因为此种测量不需要接触目标，所以对目标没有损伤和危险，同时由于才用了计算机技术，因此具有极高的精确度。

　　（3）灵活性：机器视觉系统能够进行各种不同信息的获取或测量。当应用需求发生变化以后，只需软件做相应变化或者升级以适应新的需求。

　　（4）标准性：机器视觉系统的核心是视觉图像技术，因此不同厂商的机器视觉系统产品的标准是一致的，这为机器视觉的广泛应用提供了极大的方便。

　　机器人轨迹是指工业机器人在工作过程中的运动轨迹，即运动点的位移、速度和加速度。

　　而机器人的轨迹规划是指根据机器人作业任务的要求（作业规划），对机器人末端操作器在工作过程中位姿变化的路径、取向及其变化速度和加速度进行人为设定。

　　工业用6自由度机器人肯定至少有6个轴，实质性的意义在于离机器人底座最远的那个轴的中心点（如果没有安装工具）能做几种运动。

　　这就是所谓的6个自由度。机器人的一个自由度对应一个关节，自由度是表示机器人动作灵活程度的参数，自由度越多越灵活，但是结构也越复杂，控制难度越大。

　　优点：机械平均寿命长，可达几万小时以上；分辨率高，抗干扰能力强，信号传输距离较长，可靠性高；价格便宜；

　　技术上：为了提高分辨率，可以增大码盘光栅密度，但是这种方法受到制造工艺的限制。通常采用细分技术来实现，使光栅每转过一个栅距时，输出均匀分布的m个脉冲，从而使分辨率提高到原来的m/1。

　　绝对式：无绝对误差，可直接把被测转角或位移转换成相应的代码，断电不会失去位置信号，但结构复杂，价格昂贵，且不易做到高精度和高分辨率。

　　由于机器人是耦合的非线性动力学系统，严格来说，各关节的控制必须考虑各关节之间的耦合作用，但对于工业机器人来讲，通常还是按照独立关节来考虑。

　　这是因为工业机器人运动速度不高，由速度项引起的非线性作用也可以忽略，另外，工业机器人通常用直流伺服电动机作为关节驱动，由于直流伺服电动机转矩不大，在驱动负载时通常需要减速器，其减速比接近100，而负载的变化折算到电动机轴上时要除以减速比的二次方，因此电动机轴上得负载变化很小，可以看做定常系统。

　　各关节之间的耦合作用，也会因减速器的存在而极大的消弱，于是，工业机器人系统就变成了一个由多关节组成的各独立的线性系统。

　　机器人是由机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成。其中，机械系统由机身、肩部、手腕、末端操作器和行走机构组成；

　　该部分的作用相当于人的肌肉。控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序及从传感器反馈回来的信号，控制机器人的执行机构，使其完成规定的运动和功能；

　　该部分的作用相当于人的大脑。感知系统由内部传感器和外部传感器组成。其中，内部传感器用于检测各关节的位置、速度等变量，为闭环伺服控制系统提供反馈信息；

　　外部传感器用于检测机器人与周围环境之间的一些状态变量，如距离、接近程度、接触程度等，用于引导机器人，便于其识别物体并作出相应的处理。该部分的作用相当于人的五官。

　　工业机器人的设计过程是跨学科的综合设计过程，设计机械设计、传感技术、计算机应用和自动控制等多方面的内容。

　　液压驱动的特点是功率大，结构简单，可以省去减速装置，能直接与被驱动的连杆相连，响应快，伺服驱动具有较高的精度，但需要增设液压源，而且易产生液体泄漏，故目前多用于特大功率的机器人系统。

　　(1) 液压容易达到较高的单位面积压力体积较小, 可以获得较大的推力或转矩。

　　(2) 液压系统介质的可压缩性小, 工作平稳可靠, 并可得到较高的位置精度

　　(4) 液压系统采用油液作介质,具有防锈性和自润滑性能, 可以提高机械效率, 使用寿命长。

　　(1) 油液的粘度随温度变化而变化, 这将影响工作性能。高温容易引起燃烧、 爆炸等危险

　　(2) 液体的泄漏难于克服, 要求液压元件有较高的精度和质量, 故造价较高

　　(3) 需要相应的供油系统, 尤其是电液伺服系统要求严格的滤油装置, 否则会引起故障。

　　气压驱动的能源、结构都比较简单，但与液压驱动相比，同体积条件下功率较小，而且速度不易控制，所以多用于精度不高的点位控制系统。

　　(1) 压缩空气常用压力为0.4～0.6 MPa, 若要获得较大的压力, 其结构就要相对增大

　　(2) 空气压缩性大, 工作平稳性差, 速度控制困难, 要达到准确的位置控制很困难。

　　(3) 压缩空气的除水问题是一个很重要的问题, 处理不当会使钢类零件生锈, 导致机器人失灵。此外, 排气还会造成噪声污染。

　　电气驱动所用能源简单，机构速度变化范围大，效率高，速度和位置精度都很高，且具有使用方便、噪声低和控制灵活的特点。

　　机器人运动学逆解的多重性是指对于给定的机器人工作领域内，手部可以多方向达到目标点，因此，对于给定的在机器人的工作域内的手部位置可以得到多个解。

　　42.光电编码器可用于测量的模拟量有哪些？请说明绝对式与增量式光电编码器各自适用的场合。

　　增量式：广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定仪器等需要检测角度的装置和设备中

　　43.利用增量式光电编码器以数字方式测量机器人关节转速，若已知编码器输出为1500脉冲/转，高速脉冲源周期为0.2ms，对应编码器的2个脉冲测得计数值为120，求关节转动角速度的值

　　接触传感器用于判断在一规定距离范围内是否有物体存在，主要用于物体抓取或避障类近距离工作的场合。

　　电容式：利用物体接近开关时，物体和接近开关的介电常数发生变化的情况来控制开关.

　　光电式：利用被检测物体对红外光束的遮挡或反射，由同步回路选通来检测物体的有无.

　　超声波式：测量发射换能器发出的超声波经目标反射后沿原路返回接收器所需的时间来监测物体.

　　答：广义上，它包括接触觉、压觉、力觉、滑觉、冷热觉等与接触有关的感觉；狭义上，它是机械手与对象接触面上的力感觉。