工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。


一、工業機器人的分類

1. 按操作機坐標形式可分為：

（1）直角坐標型工業機器人

其運動部分由三個相互垂直的直線移動（即PPP）組成，其工作空間圖形為長方形。它在各個軸向的移動距離，可在各個坐標軸上直接讀出，直觀性強，易于位置和姿態的編程計算，定位精度高，控制無耦合，結構簡單，但機體所占空間體積大，動作范圍小，靈活性差，難與其他工業機器人協調工作。

（2）圓柱坐標型工業機器人

其運動形式是通過一個轉動和兩個移動組成的運動系統來實現的，其工作空間圖形為圓柱，與直角坐標型工業機器人相比，在相同的工作空間條件下，機體所占體積小，而運動范圍大，其位置精度僅次于直角坐標型機器人，難與其他工業機器人協調工作。

（3）球坐標型工業機器人

又稱極坐標型工業機器人，其手臂的運動由兩個轉動和一個直線移動（即RRP,一個回轉，一個俯仰和一個伸縮運動）所組成，其工作空間為一球體，它可以作上下俯仰動作并能抓取地面上或教低位置的協調工件，其位置精度高，位置誤差與臂長成正比。

（4）多關節型工業機器人

又稱回轉坐標型工業機器人，這種工業機器人的手臂與人一體上肢類似，其前三個關節是回轉副（即RRR），該工業機器人一般由立柱和大小臂組成，立柱與大臂見形成肩關節，大臂和小臂間形成肘關節，可使大臂做回轉運動和俯仰擺動，小臂做仰俯擺動。其結構最緊湊，靈活性大，占地面積最小，能與其他工業機器人協調工作，但位置精度教低，有平衡問題，控制耦合，這種工業機器人應用越來越廣泛。

（5）平面關節型工業機器人

它采用一個移動關節和兩個回轉關節（即PRR），移動關節實現上下運動，而兩個回轉關節則控制前后、左右運動。這種形式的工業機器人又稱（SCARA(Seletive Compliance Assembly Robot Arm)裝配機器人。在水平方向則具有柔順性，而在垂直方向則有教大的剛性。它結構簡單，動作靈活，多用于裝配作業中，特別適合小規格零件的插接裝配，如在電子工業的插接、裝配中應用廣泛。

2. 按驅動方式可分為：

（1）氣動式工業機器人

這類工業機器人以壓縮空氣來驅動操作機，其優點是空氣來源方便，動作迅速，結構簡單造價低，無污染，缺點是空氣具有可壓縮性，導致工作速度的穩定性較差，又因氣源壓力一般只有6kPa左右，所以這類工業機器人抓舉力較小，一般只有幾十牛頓，最大百余牛頓。

（2）液壓式工業機器人

液壓壓力比氣壓壓力高得多，一般為70kPa左右，故液壓傳動工業機器人具有較大的抓舉能力，可達上千牛頓。這類工業機器人結構緊湊，傳動平穩，動作靈敏，但對密封要求較高，且不宜在高溫或低溫環境下工作。

（3）電動式工業機器人

這是目前用得最多的一類工業機器人，不僅因為電動機品種眾多，為工業機器人設計提供了多種選擇，也因為它們可以運用多種靈活控制的方法。早期多采用步進電機驅動，后來發展了直流伺服驅動單元，目前交流伺服驅動單元也在迅速發展。這些驅動單元或是直接驅動操作機，或是通過諸如諧波減速器的裝置來減速后驅動，結構十分緊湊、簡單。

二、工業機器人控制系統

1. 工業機器人的控制技術

是在傳統機械系統的控制技術的基礎上發展起來的，因此兩者之間并無根本的不同但工業機器人控制系統也有許多特殊之處。

其特點如下：

（1）工業機器人有若干個關節，典型工業機器人有五六個關節，每個關節由一個伺服系統控制，多個關節的運動要求各個伺服系統協同工作。

（2）工業機器人的工作任務是要求操作機的手部進行空間點位運動或連續軌跡運動，對工業機器人的運動控制，需要進行復雜的坐標變換運算，以及矩陣函數的逆運算。

（3）工業機器人的數學模型是一個多變量、非線性和變參數的復雜模型，各變量之間還存在著耦合，因此工業機器人的控制中經常使用前饋、補償、解耦和自適應等復雜控制技術。

（4）較高級的工業機器人要求對環境條件、控制指令進行測定和分析，采用計算機建立龐大的信息庫，用人工智能的方法進行控制、決策、管理和操作，按照給定的要求，自動選擇最佳控制規律。

2. 工業機器人的控制系統發基本要求：

（1）實現對工業機器人的位置、速度、加速度等控制功能，對于連續軌跡運動的工業機器人還必須具有軌跡的規劃與控制功能。

（2）方便的人---機交互功能，操作人員采用直接指令代碼對工業機器人進行作用指示。使用工業機器人具有作業知識的記憶、修正和工作程序的跳轉功能。

（3）具有對外部環境（包括作業條件）的檢測和感覺功能。為使工業機器人具有對外部狀態變化的適應能力，工業機器人應能對諸如視覺、力覺、觸覺等有關信息進行測量、識別、判斷、理解等功能。在自動化生產線中，工業機器人應用與其它設備交換信息，協調工作的能力。

3. 工業機器人控制系統的分類：

工業機器人控制系統可以從不同角度分類，如控制運動的方式不同，可分為關節控制、笛卡爾空間運動控制和自適應控制；按軌跡控制方式的不同，可分為點位控制和連續軌跡控制；按速度控制方式的不同，可分為速度控制、加速度控制、力控制。

（1）程序控制系統

給每個自由度施加一定規律的控制作用，機器人就可實現要求的空間軌跡。

（2）自適應控制系統

當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。

（3）人工智能系統

事先無法編制運動程序，而是要求在運動過程中根據所獲得的周圍狀態信息，實時確定控制作用。當外界條件變化時，為保證所要求的品質或為了隨著經驗的積累而自行改善控制品質，其過程是基于操作機的狀態和伺服誤差的觀察，再調整非線性模型的參數，一直到誤差消失為止。這種系統的結構和參數能隨時間和條件自動改變。因而本系統是一種自適應控制系統。