工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

如果说几年前许多人对工业机器人还稍感陌生的话，那么现在“机器人时代”已悄然降临身边。今年上半年我国共销售工业机器人6400台，是去年全年销售量的66.8%；预计全年国产工业机器人销售总量将超过1.2万台，同比增长25%左右……2014年的国产工业机器人市场“火得发烫”。

在产业政策的激励和市场需求的带动下，机器人领军企业产业化能力不断提升，越来越多的新企业也积极投身于机器人产业当中，一个个与机器人有关的故事就这样发生了……

第16届中国国际工业博览会上，一组工业机器人在进行操作演示。

2014年，工业机器人被来自全世界的喧嚣议论包围着。无论谁谈到第三次工业革命和工业4.0，就不得不说机器人；无论谁提及先进制造和新科技革命，也都会说到机器人。其中，中国机器人的话题又成了最大的焦点。这是因为，工业机器人在中国市场总销量已经占到全球销量的五分之一，超过日本，成为全球第一大工业机器人市场。

当机器人在中国各家企业生产一线忙得热火朝天时，中国敏锐的“创新”神经再次被触动。在政府部门，在科研院所，在企业一线，正发生着很多振奋的故事。所有故事中，有一个共同的声音，这就是——奔跑吧，机器人！

图 北京科博会上展示的智能机器人

从机器蛇到大飞机

一条机器蛇与邢登鹏“对视”着。

这一幕发生在5年前卡内基梅隆大学机器人所组织的一次展览上。与其说展览，不如说是一场高级机器人的“聚会”，各种想得到和想不到的机器人在快门声中出尽了风头。

“你能叫它爬到我的腿上吗？”邢登鹏说。“当然！”这条“蛇”顺着他的裤腿向上爬。邢登鹏用所有“专业”神经去感受它：对裤子没有很大抓力，“蛇”身上的各个环节运动流畅。这让当时在这所全美第一的机器人所访问学习的邢登鹏大开眼界，再想想国内技术与之相比的差距，心里万分着急。

5年过去了。如今，邢登鹏已经是中国科学院自动化研究所副研究员。他和同事吴保林、李海鹏等手上最新的任务，就是攻关一种高级工业机器人：复合材料铺丝机。

飞机机翼多是特殊材料制成且形状不规则，需要有特殊的装备将材料一层层铺上才能成型。这个装备就是铺丝机，法国、西班牙做得最好，但技术长期被国外封锁，我国企业要用，至少得掏上千万元，当然，还得在别人愿意卖的前提下。为此，中科院自动化所研究团队去年开始就瞄准了这块硬骨头，立项攻关。

这个铺丝机难就难在，它要在机械臂的前端安装附加设备，让机器人能在运动中完成铺料、加热、塑状成型，比一般的搬运、焊接复杂得多。前端设备怎么做、运动控制怎么弄，都是大难题。所以，目前国外都没有几家能做出来。但是，这个高级机器人一旦诞生，不仅能推动国产大飞机制造，还能被应用于很多跟复合材料相关的制造业，势必让我国工业机器人的水平再进一步。

同时，这个铺丝机项目还很接地气，已经跟天津市东丽区联合成立了研究院，一旦研制成功，将成立公司进行产业化运作。5年前被国外机器人触动的邢登鹏，如今正和同事们憋着劲要做出触动国外的成果。

机器人，大概由本体、传感系统、执行系统、控制系统组成。如果非要跟人对应，本体相当于躯干，传感系统如同眼睛、皮肤，执行系统则是关节、肌肉，控制系统是大脑。在邢登鹏看来，我国机器人正努力从“躯干”走向“大脑”。“在这个过程中，我们关键部件要跟上、要向智能化发展、要瞄准高端前沿装备，整个产业环境和研究氛围也必须把软件提高到跟硬件一样的重视程度。”邢登鹏说。

重拾8年遗珠

与科研院所一样，企业也迈开大步“走向”机器人。

2014年的高润林变得更加繁忙，在陕西宝鸡总部厂区，这位在秦川机床干了28年的“老技术”要和同事们扛起一个大任务：工业机器人减速器研发。

减速器，其实离百姓生活并不远。高档酒店的自动门、高铁车厢里的自动门等都在用减速器这个增力设备。只是用到机器人身上的减速器对传动精度要求更高，误差要控制在六十分之一度之内。只有这样，才能保证机器人重复劳动时的精度。这个“精致”部件长期依赖进口，不仅让我国机器人企业成本增加，交货期也不能保证，无法稳定生产。要解决这个问题，只能靠自主创新。

其实，秦川机床做减速器并不是心血来潮。高润林回忆说，早在上世纪90年代，大连交通大学就联合秦川承担了国家863项目“机器人用RV减速器”。之所以选择秦川，是因为生产这种减速器必须依靠精密齿轮制造技术，而这一技术正是磨齿机生产定点单位秦川机床的特长。

4年攻关，图纸终于变成了实物。可这个高投入、低产出的东西能卖给谁呢？市场在哪里？在当时的环境下，谁也看不清，秦川只能把精力先投在主营业务上。渐渐地，这个创新成果被束之高阁，而且一放就是8年。

这之后，中国工业机器人的装机量每年以超过20%的速度增长。市场的曙光扫除了迟疑。2009年，秦川决定重拾减速器研发，但是，早年先进的成果已被实现甚至超越，要达到领先水平，难度不亚于最初的攻关。

“减速器的关键零件包括偏心轴、针齿壳、摆线轮、行星齿轮等，每一个部件都有很大的加工难度。”高润林说，倘若是一般部件，照着清单采购零件，用现成的设备就能做。可这个新玩意，不仅要做出“蛋”——减速器产品，还要有“鸡”——能够批量稳定生产减速器的专用设备。好在秦川已有减速器研发基础以及在机床加工设备上的优势，再加上市场发展的强烈紧迫感，让这第二次攻关能够大跨步推进。

提前谋划和付诸行动，让秦川的减速器项目在今年正式得到了国家科技重大专项支持。

目前，秦川机床生产的BX减速器在主要技术指标上已能媲美国际同类产品，明年将具备6万套至9万套的生产能力。“产品一旦批量入市，对国内机器人减速器市场，包括产品的价格走向，都将产生重要影响。”高润林说。

系列化、高精度、低成本，这是秦川机床董事长龙兴元对减速器研发的要求。“我是学机械工程出身，许多事都习惯做好了再说。”龙兴元习惯了低调，但也坚信，秦川的关键元件将助推中国机器人迅速产业化。

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扩展阅读：工业机器人种类

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行工业机器人机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。