在智能制造領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人有三類(lèi)關(guān)鍵技術(shù)

1）整機(jī)技術(shù)

整機(jī)技術(shù)是指以提高工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品的可靠性和控制性能，提升工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載/自重比，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的系列化設(shè)計(jì)和批量化制造為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人系列化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)技術(shù)、機(jī)器人批量化生產(chǎn)制造技術(shù)、快速標(biāo)定和誤差修正技術(shù)、機(jī)器人系統(tǒng)軟件平臺(tái)等。本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)即對(duì)工業(yè)機(jī)器人的本體進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能評(píng)估的技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一些高速、重載的應(yīng)用場(chǎng)合下，需要保證工業(yè)機(jī)器人加工過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，因此在工業(yè)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)時(shí)，必須對(duì)其慣性參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化，使機(jī)構(gòu)的質(zhì)量、剛度得到合理的分布，工業(yè)機(jī)器人整機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)性能。基本流程是：首先根據(jù)生產(chǎn)需求設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用三維軟件建立本體結(jié)構(gòu)模型，并進(jìn)行虛擬裝配，然后利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)仿真分析，分析機(jī)器人的各項(xiàng)性能；最后利用有限元技術(shù)等方法對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的輕量化，提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能。

本體優(yōu)化設(shè)計(jì)，在本體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)方面，主要體現(xiàn)在新材料、新工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的應(yīng)用上；在本體結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計(jì)方面，主要體現(xiàn)在各種機(jī)構(gòu)的選用和組合上。

2）部件技術(shù)

部件技術(shù)是指以研發(fā)高性能機(jī)器人零部件，滿(mǎn)足工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵部件需求為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高性能/高精度機(jī)器人專(zhuān)用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)、開(kāi)放式/跨平臺(tái)機(jī)器人專(zhuān)用控制（軟件）技術(shù)、變負(fù)載高性能伺服控制技術(shù)等。高性能伺服電機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)和高性能/高精度機(jī)器人專(zhuān)用減速器設(shè)計(jì)制造技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，能將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號(hào)以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，是機(jī)器人的核心零部件之一，伺服電機(jī)作為工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵執(zhí)行部件，是驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿ο到y(tǒng)，伺服電機(jī)的性能很大程度上決定了工業(yè)機(jī)器人整體的動(dòng)力性能。工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中應(yīng)用的伺服電機(jī)應(yīng)具有快速響應(yīng)、高啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩、低慣量、寬廣且平滑的調(diào)速范圍等特性，目前應(yīng)用較多的是交流伺服電機(jī)。設(shè)計(jì)高性能高功率密度伺服電機(jī)需要根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)綜合考慮電機(jī)結(jié)構(gòu)參數(shù)、部件材料、磁路結(jié)構(gòu)等要素，并通過(guò)有限元等方法綜合分析電機(jī)性能。

伺服電機(jī)，減速器通常用作原動(dòng)件與工作機(jī)之間的減速傳動(dòng)裝置，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，一般由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、齒輪-蝸桿傳動(dòng)組成，是機(jī)器人傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的核心部件之一，機(jī)器人領(lǐng)域常用的精密傳動(dòng)裝置主要有輕載條件下的諧波減速器和重載條件下的RV減速器。諧波減速器具有輕量小型、無(wú)齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等優(yōu)點(diǎn)，但其精度壽命較差，主要是由于在高度循環(huán)的交變應(yīng)力情況下柔輪極易出現(xiàn)疲勞失效，通常應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機(jī)器人的末端執(zhí)行等輕載部位；RV減速器主要包含了行星齒輪與擺線針輪兩級(jí)減速兩個(gè)部分，具有減速范圍寬、功率密度大、運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，已成為工業(yè)機(jī)器人最常用的精密減速器。設(shè)計(jì)高性能/高精度機(jī)器人專(zhuān)用減速器需綜合考慮傳動(dòng)精度、齒廓修形、扭轉(zhuǎn)剛度以及回差等技術(shù)指標(biāo)。

減速器，當(dāng)前，我國(guó)高性能伺服電機(jī)、減速器等關(guān)鍵零部件的設(shè)計(jì)制造技術(shù)與外國(guó)相比，在可靠性、精度、動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力等方面存在一定差距，是制約我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的瓶頸之一。

3）集成應(yīng)用技術(shù)

集成應(yīng)用技術(shù)是指以提升工業(yè)機(jī)器人任務(wù)重構(gòu)、偏差自適應(yīng)調(diào)整能力，提高機(jī)器人人機(jī)交互性能為目標(biāo)的機(jī)器人技術(shù)。主要有：基于智能傳感器的智能控制技術(shù)、遠(yuǎn)程故障診斷及維護(hù)技術(shù)、基于末端力檢測(cè)的力控制及應(yīng)用技術(shù)、快速編程和智能示教技術(shù)、生產(chǎn)線快速標(biāo)定技術(shù)、視覺(jué)識(shí)別和定位技術(shù)等。視覺(jué)識(shí)別定位技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

視覺(jué)識(shí)別和定位技術(shù)是一項(xiàng)涉及人工智能、圖像處理、傳感器技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多領(lǐng)域的綜合技術(shù)，與工業(yè)機(jī)器人結(jié)合非常緊密，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的缺陷檢測(cè)、目標(biāo)識(shí)別與定位和智能導(dǎo)航等方面。典型的視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機(jī)械控制執(zhí)行模塊。

視覺(jué)應(yīng)用系統(tǒng)，視覺(jué)識(shí)別和定位技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用主要以下3個(gè)方面：

（1）視覺(jué)測(cè)量：針對(duì)精度要求較高（毫米級(jí)甚至為微米級(jí)）的零部件，使用人的肉眼無(wú)法完成其精度測(cè)量，通過(guò)引入視覺(jué)非接觸測(cè)量技術(shù)構(gòu)成機(jī)器人柔性在線測(cè)量系統(tǒng)，能夠有效獲取零部件表面質(zhì)量和基本尺寸信息。

（2）視覺(jué)引導(dǎo)：基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)能夠快速準(zhǔn)確地找到目標(biāo)零件并確認(rèn)其位置，采用模式識(shí)別的方式，在三維圖像中獲取目標(biāo)點(diǎn)或目標(biāo)軌跡引導(dǎo)工業(yè)機(jī)器人抓取、加工等操作，提高生產(chǎn)智能化程度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)。

（3）視覺(jué)檢測(cè)：通過(guò)機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)完成產(chǎn)品的制造工藝檢測(cè)、自動(dòng)化跟蹤、追溯與控制等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，識(shí)別零件的存在或缺失以保證部件裝配的完整性，判別產(chǎn)品表面缺陷以保證 生產(chǎn)質(zhì)量。

視覺(jué)識(shí)別和定位技術(shù)的應(yīng)用使得工業(yè)機(jī)器人能夠適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的智能柔性化生產(chǎn)，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)中的智能化和自動(dòng)化水平。工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)品的系列化設(shè)計(jì)和批量化制造。