1.3.1 按应用领域分类

随着技术的发展，工业机器人的应用领域愈加广泛，焊接、搬运、加工、装配等工业生产各个环节都有工业机器人的身影。根据应用领域不同，工业机器人大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人、加工机器人、洁净机器人等。

1.焊接机器人

焊接机器人是可以完成焊接作业的工业机器人，主要包括点焊机器人、弧焊机器人、激光焊接机器人和复合焊接机器人等。

（1）点焊机器人（Spot welding robot）是指用于点焊自动作业的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊钳。最初，点焊机器人只用于增强焊作业，即往已拼好的工件上增加焊点。后来，为了保证拼接精度，又让机器人完成定位焊作业。点焊机器人多应用于汽车行业的薄板焊接领域，如汽车底盘、座椅骨架、导轨、液力变矩器、消声器等。一般来说，装配一台轿车的白车身大约需要完成4000～6000个焊点，点焊机器人的引入不仅提高了生产效率和焊接质量，还改善了多品种混流生产的柔性，增强了企业的应变能力。如今点焊机器人已成为汽车制造业中不可或缺的工具。

（2）弧焊机器人（Arc welding robot）是指用于进行自动弧焊的工业机器人，其末端持握的作业工具是焊枪，主要有熔化极焊接作业和非熔化极焊接作业两种类型。弧焊过程比点焊过程要复杂得多，焊丝端头的运动轨迹、焊枪姿态、焊接参数都要求精确控制。所以，弧焊机器人还必须具备一些适合弧焊要求的功能，如接触寻位、自动寻找焊缝起点位置、电弧跟踪及自动再引弧功能等。弧焊机器人的应用范围很广，除汽车制造业外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用。

（3）激光焊接机器人（Laser welding robot）是指用于激光焊接自动作业的工业机器人，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业，其末端持握的工具是激光加工头。与点焊、弧焊技术相比，激光焊接除了具有高精度特点外，还具有能量密度高、变形小、热影响区窄、焊接速度快、易实现自动控制、无后续加工等优点，近年来正成为金属材料加工与制造的重要手段，越来越广泛地应用在汽车、航空航天、造船、海洋工程等领域，所涉及的材料涵盖了几乎所有的金属材料。点焊、弧焊、激光焊接机器人如图1-4所示。

焊接作为工业“裁缝”，是汽车、机械、船舶、航空航天等行业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响。目前，我国汽车制造业工业机器人应用密度与国外发达国家差距较大，未来对于焊接机器人的需求量仍然会有较快增长。此外，船舶、管道、桥梁、石油、化工、金属加工、建筑等行业对于焊接机器人也有较大需求，航空航天、海洋工程、核工程领域将会成为焊接机器人未来新的应用增长点。

2.搬运机器人

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，其可以安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和姿态工件的搬运工作，大大减轻了人类繁重的体力劳动。搬运机器人的种类较多，包括关节型机器人、并联型机器人、直角坐标型机器人、圆柱型机器人、移动型机器人等，主要用于各种物料搬运、机床上下料搬运、塑料成型件的搬运等自动搬运作业。

部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度，超过限度的必须由搬运机器人来完成。我国作为一个工业制造大国，有“世界工厂”称号，在各种机床上下料、冲压生产线、自动装配流水线、码垛、集装箱等的搬运中，单单依靠人类自身的劳动远远达不到日常需求的工作量，并且在人类的搬运工作中，难免会有许多工伤事故发生，危及工人的人身安全。在这种情况下，搬运机器人能够很好地解决这一问题。机器人可进行高强度的工作，可避免人类直接接触到危险工作环境。在超过人类自身搬运的最大工作量、有很高的危险事故发生概率及需要高效率地完成工作时，搬运机器人凭借着其方便性、安全性、高效性获得了人们的广泛关注。

未来，随着制造模式的改变、人力成本的上升，加之视觉识别技术的逐渐成熟，用搬运机器人进行物料、工件的搬运、分拣、上下料等作业成为发展趋势，尤其在物流行业以及企业生产制造中的物流环节，将会对搬运机器人有较大需求，在石油、化工、核工程等高危险领域，对于搬运机器人的需求也有快速的增长。搬运机器人如图1-5所示。

3.喷涂机器人

喷涂机器人是一种主要用于表面涂覆工作的工业机器人，是机器人技术和表面喷涂工艺相结合的产物。喷涂机器人一般采用液压驱动，具有轨迹灵活、柔性大、动作速度快、防爆性能好等特点。按照机器人手腕结构形式划分，喷涂机器人可分为正交球型手腕喷涂机器人、直线形非球型中空手腕喷涂机器人、斜交非球型中空手腕喷涂机器人。

在国际上，机器人喷涂有着30多年的研究和发展历史，现已成为一项比较成熟的技术。近年来国内的喷涂机器人也取得了长足的发展，由国外垄断向国产化过渡。喷涂作业现已成为我国工业机器人最典型的应用之一，在汽车、电子、家具、卫浴等行业得到了广泛应用。随着我国制造业的持续发展和结构转型，以及喷涂机器人功能的日益增强和价格的不断下降，将有更多的喷涂机器人应用到制造业中。未来，喷涂机器人将与新型涂料、新工艺相互促进，引领涂装技术的变革。喷涂机器人如图1-6所示。

4.装配机器人

装配机器人是工业生产中对零部件进行装配的工业机器人，是柔性自动化装配系统的核心设备。装配机器人可分为直角坐标型、圆柱坐标型、球坐标型和关节型。装配机器人的末端执行器是夹持工件移动的一种夹具，类似于码垛机器人的末端执行器，常见的有吸附式、夹钳式、专用式和组合式。带有传感系统的装配机器人可更好地完成销、轴、螺钉、螺栓等柔性化装配作业，常用到视觉、触觉传感系统。与一般工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用等特点，主要应用于电气电子、汽车零部件、航空航天、仪器制造等行业。随着科技的进步和社会劳动成本的增加，未来装配机器人的应用将会更加广泛。从国际上来看，装配机器人的发展主要经历了起步阶段、推广应用阶段和普及阶段。由于各个国家的具体情况不同，经历各阶段的时间先后和持续的时间长短也有所不同。总体而言，我国对于装配机器人的应用水平还落后于一些发达国家，目前仍处于推广应用阶段。近几年来，我国在汽车、电子等行业相继引进了不少配有装配机器人的先进生产线。除此之外，国内一些大专院校和科研单位也相继从国外引进了一些装配机器人，这些设备的引入，为我国在相关领域的研究工作提供了重要的借鉴作用。装配机器人如图1-7所示。

5.加工机器人

把工业机器人的终端执行器变为具有铣削、钻削、雕刻等功能的主轴系统，机器人就成为加工机器人。按用途划分，加工机器人主要包括打磨、抛光机器人和切削机器人等。加工机器人适用于众多高速机加工应用，如修模、钻孔、攻螺纹、去毛刺等切削加工工艺，适合加工多种类型的材料，如铝、不锈钢、复合材料、树脂、木材、玻璃和铜。

加工机器人可满足当今工业成本与时间高效性的需求，以及对材料加工的柔性需求，以其高效性、低成本、柔性好等优势，可作为替换传统机械加工单元的自动化加工设备。与数控加工中心、FMC等其他加工设备相比，加工机器人具有成本低、自动化程度高、柔性好、安装空间小等优点，可适应多品种、小批量、现场加工的现代生产要求，可以满足自由曲面、复杂型腔等复杂加工要求。

与传统数控机床相比，加工机器人在机械加工领域的应用受到信息化程度、轨迹规划、离线编程、加工精度和刚度等因素的制约，还有一些技术有待进一步发展。而且机器人机械加工过程工艺优化、误差补偿控制等相关技术相对不成熟，如基于CAD-CAM-Robot数据链的机器人加工自动化系统还没有行业标准，需要做进一步的研究开发。加工机器人如图1-8所示。

6.真空（洁净）机器人

真空（洁净）机器人是在真空（洁净）环境中使用的工业机器人，已被广泛应用于半导体、平板显示、LED、太阳能光伏、医药以及食品加工与包装等多个行业。这些行业市场容量大，发展非常迅速，对于真空（洁净）机器人的需求量大。真空（洁净）机器人代替人工操作对提高工业生产洁净度将发挥很大的作用。真空（洁净）机器人的作业对象大都比较昂贵，且薄而易碎，应用真空（洁净）机器人生产具有加工超精密化、环境超洁净的特点，这对机器人产品在控制精度、运动平滑度以及材料洁净度等方面提出了很高的要求。

美国凭借其在半导体产业的领先优势，占领了绝大部分用于半导体晶圆搬运的真空（洁净）机器人市场。日本、韩国也开发了相应晶圆搬运机器人产品，市场主要集中在本国。在平板显示领域，主要应用市场在日本、韩国、中国台湾与中国大陆等地区，而主要生产国则为日本。在我国，真空（洁净）机器人曾是严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。为了破解这一难题，沈阳新松机器人自动化股份有限公司（简称新松公司）的科技团队攻坚克难，2009年研制成功真空（洁净）机器人并实现应用，打破了国外的技术封锁和垄断。真空（洁净）机器人如图1-9所示。