工业机器人轴承是个什么鬼！到底有多少个轴？分类及应用

  工业机器人轴承最重要的包含薄壁轴承、交叉圆柱滚子轴承、谐波减速器轴承和关节轴承等，但主要是交叉滚子轴承。焊接机器人关节中的交叉滚子轴承结构特点：圆柱滚子在轴承内外圆滚道内相互垂直交叉排列，单个轴承就能同时承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同载荷。轴承承载能力大，刚性好，回转精度高，安装简易便捷，节约空间，降低重量，明显降低摩擦，并提供良好的旋转精度。使主机的轻型化、小型化成为可能。

  轴承是工业机器人一个重要的关键零部件之一，它的国产化关系到国产机器人进行产业的整体经济竞争力。针对国产机器人产业持续不断的发展社会需求，迫切地需要通过开展工业机器人配套轴承研制以及产业化关键信息技术创新研发，确保轴承各项性能分析指标均达到国际主义先进文化水平的前提下能够更好的降低产品生产经营成本，为进一步建立完善工业机器人产业体系体系做准备，争取在2020年培育3～5家具有国际贸易竞争力的有突出贡献的公司和8～10个配套服务产业集群，以提高国产机器人的市场竞争力，推动人工智能装备产业快速发展。

  现代企业工业机器人的方向持续不断的发展已经趋于轻型化，这就需要要求我们与其相关配套的轴承具有中国更加轻便的结构。由于轴承要在技术有限的安装空间里能够完全满足社会工业机器人主机对轴承承载能力、精度、刚度和摩擦力矩的性能方面要求，选用标准的通用轴承很难得到满足学生这种教学要求，而薄壁轴承追求外形极限尺寸，具有重量轻、体积小、精度高、寿命长等优良性能，能达到很好地解决这一重要问题。

  工业机器人专用轴承最重要的包含等截面薄壁轴承、薄壁十字圆柱滚子轴承、 rv 减速机轴承和谐波减速机柔性轴承。

  工业机器人轴承作为工业机器人的核心部件之一，最重要的包含两种用于工业机器人的轴承，一种是等截面薄壁轴承，另一种是十字交叉圆柱滚子轴承。 还有谐波减速器轴承，直线轴承，关节轴承，但主要是前两个轴承。

  现代工业机器人的发展趋向于轻量化，承重要安装在有限的空间内，必须体积小，重量轻，即轻量化。同时，机器人轴承承载能力高、精度高、刚度大、摩擦力矩小、寿命长、可靠性高、定位速度快、重复定位精度高。轻量级和高性能是矛盾的。

  随着我国工业化的进程慢慢的变快，工业机器人在工业上的应用越来越普及。工业机器人的主要部件——轴承，越来越受大家的广泛重视。

  尽管我国轴承行业的发展规模已经很庞大，但是国内工业机器人配套轴承中，大部分依靠进口。目前国内少数厂家虽然生产制造工业机器人配套轴承，也因批量小、品种规格少，零部件通用化程度低，供货周期长，成本高等原因，在国内市场的销售额占总销售额的比例不到10％。我国从20世纪80年代开始，连续投进数亿元资金，花了几十年的时间，对机器人核心零部件进行攻关和研发。从产品设计上来看，国内工业机器人配套轴承的应满足轻量化、高精度、高可靠性三大指标，从行业发展上来看，国产机器人轴承需要向产品要多样化、规模化和国际化发展，在提高轴承质量的同时完善的试验规范及标准，早日完成工业机器人配套轴承国产化的目标。

  轴承是工业机器人重要的关键零部件之一，它的国产化关系到国产机器人产业的整体竞争力。针对国产机器人产业高质量发展需求，迫切地需要开展工业机器人配套轴承研制以及产业化关键研发技术，确保轴承各项性能指标均达到国际领先水平的前提下降低生产所带来的成本，为加强完善工业机器人产业体系做准备，争取在2020年培育3～5家具有国际竞争力的有突出贡献的公司和8～10个配套产业集群，以提高国产机器人的市场竞争力，推动智能装备产业发展。

  国内工业机器人制造产业从20世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家科技攻关项目“863”计划的支持下，经过十几年的研制、生产和应用，使中国的机器人产业从无到有，跨出了一大步。目前，从中国工业机器人市场来看，国外进口的工业机器人所占重比较大，与外资品牌相比，造成国产机器人在无故障运行时间、定位精度、定位速度以及精度保持度方面的差距大多数表现在核心零部件技术不达标。工业机器人轴承作为工业机器人的关键配套元件，对机器人的运转平稳性、重复定位精度、回转精确度以及工作的可靠性等关键性能指标具备极其重大影响。

  现代工业机器人的方向发展趋于轻型化，这就要求与其配套的轴承具有更加轻便的结构。由于轴承要在有限的安装空间里满足工业机器人主机对轴承承载能力、精度、刚度和摩擦力矩的性能要求，选用标准的通用轴承很难满足这种要求，而薄壁轴承追求外形极限尺寸，具有重量轻、体积小、精度高、寿命长等优良性能，能够很好地解决这一问题。

  工业机器人专用轴承主要有等截面薄壁轴承、薄壁交叉圆柱滚子轴承、RV减速器用轴承及谐波减速器用柔性轴承等，它们大多采用非标准、多滚动体等设计原则。

  许多人相信，未来世界将充斥着大量机器人，取代传统需要人力充当的角色。那么，对于机器人知识你又了解多少呢？

  点位型只控制执行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；

  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。

  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，控制管理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，并自动完成更复杂的工作。

  工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能完成制作的完整过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。如下图所示的是生产线上操作的工业机器人。当前，工业机器人技术和产业快速地发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。

  自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显着的特点归纳有以下几个。

  生产自动化的逐步发展是柔性自动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制作的完整过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（FMS）中的一个重要组成部分。

  工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。此外，智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”，如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。

  除了专门设计的专用的工业机器人外，普通工业机器人在执行不同的作业任务时具备比较好的通用性。比如，更换工业机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的作业任务。

  工业机器人技术涉及的学科相当广泛，但是归纳起来是机械学和微电子学的结合——机电一体化技术。第三代智能机器人不仅仅具备获取外部环境信息的各种传感器，而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能，这些都和微电子技术的应用，特别是计算机技术的应用紧密关联。因此，机器人技术的发展必将带动其他技术的发展，机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展和水平。

  工业机器人系统由三大部分六个子系统组成。三大部分是：机械部分、传感部分、控制部分。六个子系统是：驱动系统、机械结构系统、感受系统、机器人—环境交互系统、人—机交互系统、控制系统。

  要使机器人运行起来，就需给各个关节即每个运动自由度安置传动装置，这就是驱动系统。驱动系统能是液压传动、气动传动、电动传动，或者把它们结合起来应用的综合系统；可以直接驱动或者通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等物理运动机构进行间接驱动。

  工业机器人的机械结构系统是工业机器人为完成各种运动的机械部件。系统由骨骼（杆件）和连接它们的关节（运动副）构成，具有多个自由度，最重要的包含手部、腕部、臂部、机身等部件。

  （1）手部：又称为末端执行器或夹持器，是工业机器人对目标直接做相关操作的部分，在手部可安装专用的工具，如焊枪、喷枪、电钻、电动螺钉（母）拧紧器等。

  （2）腕部：腕部是连接手部和臂部的部分，基本功能是调整手部的姿态和方位。

  （3）臂部：用以连接机身和腕部，是支撑腕部和手部的部件，由动力关节和连杆组成。用以承受工件或工具的负荷，改变工件或工具的空间位置，并将它们送至预定位置。

  工业机器人是大范围的使用在工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能。工业机器人被大范围的应用于电子、物流、化工等各个工业领域之中。

  工业机器人应用十分普遍，可以说能应用于各个行业，目前工业机器人应用的行业有：搬运、焊接、注塑、涂胶、上下料、移载、涂布、切割、点胶、装配、检测、封装、打磨、贴片、打标、堆码、喷涂等等各个自动化行业。

  所谓工业机器人的轴，可以用专业的名词自由度来解释，若机器人具有三个自由度，那么它可以沿X，Y，Z轴自由的运动，但是它却不能倾斜或者转动。当机器人的轴数增加，对机器人而言，就是更高的灵活性。工业机器人在生产中，通常要配备除了自身性能特点的外围设备，如转动工件的回转台，移动工件的移动台等。这些外围设备的运动和位置控制都需要与工业机器人相配合并要求相应精度。

  现在的工业机器人都有多少个轴呢？目前市面上的工业机器人轴数从一到七，不仅有单轴机器人，也有七轴机器人。工业机器人根据应用行业的需求不同，所需要机器人的轴数也是不一样，小编这里分享一下工业机器人的应用及轴数分类。

  线性机器人也称为直角坐标机械手，通过直线运动能组合成XY十字式，XYZ悬臂式或者龙门式，在其滑块上安装各行业所需工件配合电机及设定一套合适的程序，就可以实现让工件自动循环直线运动的工作，是最简单实用的工业机器人。

  四轴机器人的前两个关节可以在水平面上左右自由旋转，第三个关节由一个称为羽毛的金属杆和夹持器组成。该金属杆可以在垂直平面内向上和向下移动或者围绕其垂直轴旋转，但不能倾斜。这种独特的设计使四轴机器人具有很强的刚性，从而使它们可以胜任高速的高重复性的工作。

  可以通过X、Y、Z三个空间轴进行转动，同时能依靠基座上的轴实现转身的动作，以及手部可以灵活转动的轴，增加了其灵活性。

  六轴工业机器人是市面上应用比较多的一种机器人，与五轴机器人的最大区别就是多了一个可以自由转动的轴。第一个关节能在水平面自由旋转，后面两关节能在垂直平面移动。此外，六轴机器人有一个手臂，两个腕关节，这让它具有人类的手臂和手腕类似的能力。可以拿起水平面任意朝向的部件，以特殊的角度放入包装产品里。它们能执行许多由熟练工人才能完成的操作。

  七轴机器人是工业机器人高端产业化迈进的步伐，相比六轴机器人额外的轴允许机器人躲避某些特定的目标，便于末端执行器到达特定的位置，能更加灵活适应某些特殊工作环境。需要高灵活性的3C产业，七轴机器人拥有适应地。

  关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一，适合用于诸多工业领域的机械自动化作业。比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作，按照构造它有不同的分类。

  工业机器人轴承最重要的包含薄壁轴承、交叉圆柱滚子轴承、谐波减速器轴承和关节轴承等，但主要是交叉滚子轴承。焊接机器人关节中的交叉滚子轴承结构特点：圆柱滚子在轴承内外圆滚道内相互垂直交叉排列，单个轴承就能同时承受径向力、双向轴向力与倾覆力矩的共同载荷。轴承承载能力大，刚性好，回转精度高，安装简易便捷，节约空间，降低重量，明显降低摩擦，并提供良好的旋转精度。使主机的轻型化、小型化成为可能。

  目前工业机器人应用比较多的行业是金属成型喷涂、电子电器、塑料成型工业、铸造行业、家电行业，只要是对人体有伤害并且重复度比较高的行业目前都可以让工业机器人来完成操作。

  在操作工业机器人中，示教器是十分重要的，今天给各位朋友粗略地介绍一下示教器的基本知识，工业机器人中的示教器也称为示教编程器，它主要由液晶屏幕和操作按键组成。在操作中可以手持移动，是机器人与人交流的交互接口，工业机器人的所有基本操作都能够最终靠示教器来完成，比如机器人的手动操纵、机器人程序的编写、调试、设置以及查询机器人的状态等等。那么机器人的外形结构是怎样的呢？

  示教器的结构如上图所示，它有示教器与控制柜之间的连接电缆、触摸屏、急停开关、手动操作杆、数据备份与恢复用USB接口（可插U盘或移动硬盘等存储设备）、使能按钮、复位按钮等部分组成。

  示教器上有12个专用的按键，最上面4个是可编程的预设按键，比如可当作控制工业机器人抓紧工具和放松工具，外围气路电磁阀的打开和关断等控制。需要在示教器上设置其功能。选择机械单元的按键、切换移动模式的按键，此按键可以在机器人的重定位运动和线性运动两者之间进行切换、切换移动模式的按键，如控制机器人1-3轴的运动和4-6轴的运动、切换增量的按键、最后下面是启动按键，开始执行程序就用此按键、步退按键、步进按键、停止按键。示教器的功能是处理与机器人系统操作相关的许多功能，因此示教器是由硬件和软件组成的，其本身就是一套完整的计算机。

  工业机器人示教器使能键的设置是为保证操作人员人身安全而设置的，示教器使能键是在示教器手动操作摇杆的右侧，操作者用左手的四个手指做相关操作，示教器使能键分为两档，手动状态下第一档按下去机器人处于开启状态，第二档按下去机器人处于防护装置停止状态。操纵杆的 操作相当于汽车的油门，操纵杆的 操作幅度与机器人的运动速度相关，操纵杆的 操作幅度大速度越快，反之运动速度就小。

  所以初学者尽可能使操作幅度小些，这样机器人运动速度就慢慢运动，便于操控。