機器人自動化是一項快速進步的技術，在短短几十年的時間裡，工業機器人已經在全世界範圍內變成工廠裡普通的裝置。工業機器人不僅可以克服惡劣環境對生產的影響，減少人工的使用，保障工人的安全，還能夠幫助工廠節約生產成本，提高生產效率，從而保證產品質量。
工業機器人可完全替代整個產業線生產加工
工業機器人是多自由度的機器裝置，能自動執行工作，按照自身動力和控制能力來實現各種功能，由機械部分、傳感部分、控制部分等三大部分組成，這三大部分又分成六個子系統。分別為：
（1）驅動系統：給每個關節即每個運動自由度安置傳動裝置，使機器人運動起來。
（2）機械結構系統：由機身、手臂、末端操作器三大件組成。每一大件都有若干自由度，構成一個多自由度的機械系統。手臂一般由上臂、下臂和手腕組成。末端操作器是直接裝在手腕上的一個重要部件，可以是兩手指或多手指的手爪，也可以是噴漆槍、焊槍等。
工業機器人結構組成
（3）傳感系統：獲取內部和外部環境狀態中有意義的信息，提高了機器人的機動性、適應性和智能化水準。
（4）機器人-環境交互系統：實現機器人與外部環境中的設備相互聯繫和協調的系統。
（5）人機交互系統：人與機器人進行聯繫和參與機器人控制的裝置。
（6）控制系統：根據機器人的作業指令程序以及從傳感器反饋回來的信號，支配機器人的執行機構去完成規定的運動和功能。
庫卡的KMR CYBERTECH nano運用激光傳感器去感知環境
工業機器人常用傳感器
在工業自動化領域，機器人需要傳感器提供必要的信息，以正確執行相關的操作。一份報告預測，到2021年，全球工業機器人傳感器市場將以約8％的複合年增長率（CAGR）穩步增長。對於包括消費者和汽車在內的機器人傳感應用，另一份報告明確指出，到2027年，視覺系統將單獨成就57億美元的市場，力傳感器市場將超過69億美元。下面列出了工業機器人中最常用到的傳感器。
1、二維視覺傳感器
二維視覺是一個可以執行從檢測運動物體到傳輸帶上的零件定位等多種任務的攝像頭。許多智能相機都可以檢測零件並協助機器人確定零件的位置，機器人可以根據接收到的信息適當調整其動作。
2、三維視覺傳感器
三維視覺系統必須擁有兩個不同角度的攝像機或激光掃描器，用以檢測對象的第三維度。例如，零件取放便是利用三維視覺技術檢測物體並創建三維圖像，分析並選擇最好的拾取方式。
庫卡機器人LBR iisy
3、力/力矩傳感器
如果說視覺傳感器給了機器人眼睛，那麼力/力矩傳感器則給機器人帶去了觸覺。機器人利用力/力矩傳感器感知末端執行器的力度。多數情況下，力/力矩傳感器位於機器人和夾具之間，這樣，所有反饋到夾具上的力都在機器人的監控之中。有了力/力矩傳感器，裝配、人工引導、示教、力度限制等應用才得以實現。
4、碰撞檢測傳感器
這種傳感器有各種不同的形式，其主要應用是為作業人員提供一個安全的工作環境，協作機器人最需要它們。一些傳感器可以是某種觸覺識別系統，通過柔軟的表面感知壓力，給機器人發送信號，限制或停止機器人的運動。一些傳感器還可以直接內置在機器人中。有些公司利用加速度計反饋，還有些則使用電流反饋。在這兩種情況下，當機器人感知到異常的力度時，便觸發緊急停止，從而確保安全。
擁有眾多傳感器加身的安防機器人要想讓工業機器人與人進行協作，首先要找出可以保證作業人員安全的方法。這些傳感器有各種形式，從攝像頭到激光等，目的是告訴機器人周圍的狀況。有些安全系統可以設置成當有人出現在特定的區域/空間時，機器人會自動減速運行，如果人員繼續靠近，機器人則會停止工作。最簡單的例子是電梯門上的激光安全傳感器。當激光檢測到障礙物時，電梯門會立即停止並退回，以避免碰撞。
5、其它傳感器
市場上還有很多的傳感器適用於不同的應用。例如焊縫追蹤傳感器等。觸覺傳感器也越來越受歡迎。這類傳感器一般安裝在抓手上，用來檢測和感覺抓取的物體是什麼。傳感器通常能夠檢測力度並得出力度分佈的情況，從而知道對象的確切位置，讓你可以控制抓取的位置和末端執行器的抓取力度。另外還有一些觸覺傳感器可以檢測熱量的變化。視覺和接近傳感器類似於自動駕駛車輛所需的傳感器，包括攝像頭、紅外線、聲納、超聲波、雷達和激光雷達。某些情況下可以使用多個攝像頭，尤其是立體視覺。將這些傳感器組合起來使用，機器人便可以確定尺寸，識別物體，並確定其距離。射頻識別（RFID）傳感可以提供識別碼並允許得到許可的機器人獲取其他信息。麥克風（聲學傳感器）幫助工業機器人接收語音命令並識別熟悉環境中的異常聲音。如果加上壓電傳感器，還可以識別並消除振動引起的噪聲，避免機器人錯誤理解語音命令。先進的算法甚至可以讓機器人瞭解說話者的情緒。溫度傳感是機器人自我診斷的一部分，可用於確定其周遭的環境，避免潛在的有害熱源。利用化學、光學和顏色傳感器，機器人能夠評估、調整和檢測其環境中存在的問題。
人形機器人甚至都能感知觸覺
對於可以走路、跑步甚至跳舞的人形機器人，穩定性是一個主要問題。它們需要與智能手機相同類型的傳感器，以便提供機器人的準確位置數據。在這些應用採用了具有3軸加速度計、3軸陀螺儀和3軸磁力計的9自由度（9DOF）傳感器或慣性測量單元（IMU）。
傳感器是實現軟件智能的關鍵組件，沒有傳感器，很多複雜的操作就不能實現。它們不僅實現了複雜的操作，同時也保證這些操作在進行的過程中得到良好的控制。
工業4.0下工業機器人發展趨勢
早前，美國機器人產業協會（RIA）預測了工業機器人的六大發展趨勢。
（1）工業物聯網(IIoT) 技術的應用：機器人會在生產的最前沿應用智能傳感器，採集製造商以前無法獲得的數據。
（2）優先考慮工業網絡安全：機器人與內部系統的聯網越來越多，網絡安全的風險不斷增加。製造商必須解決生產工藝中的缺陷，並在網絡安全方面加大投資，確保安全、可靠的生產。
大數據成就大時代
（3）大數據分析成為競爭優勢：機器人將成為工廠車間的主要信息來源之一。製造商必須實施系統來組織和分析採集到的所有數據，以便採取有效的行動，提升企業的競爭優勢。
（4）實施開放式的自動化架構：隨著機器人自動化應用越來越廣泛，對開放式自動化架構的需求相應增加。大型的行業參與者將與行業機構一起制定標準和開放式文檔，機器人集成更加容易，兼容性會變得更好。
（5）虛擬解決方案增加：虛擬解決方案會成為工業機器人的一個主要部分。
優傲的協作機器人
（6）協作機器人將更受歡迎：協作機器人可以在人類身邊安全地工作，而且通常比工業機器人便宜得多。隨著協作機器人在嚴苛的工業環境中變得更有能力，對投資回報率有嚴格要求的製造商會更多地採用協作機器人。
閱讀更多 海渡學院APP 的文章
