任务2.4 工业机器人技术
1.任务引入
工业机器人是机器人家族中的重要一员，也是目前技术发展最成熟、应用最广泛的一类机器人。世界各国对工业机器人的定义不尽相同。
美国工业机器人协会（RIA）的定义：工业机器人是用来搬运物料、部件、工具或专门装置的可重复编程的多功能操作机器，并可通过改变程序的方法完成各种不同的任务。
日本工业机器人协会（JIRA）的定义：工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的能够完成各种移动并代替人类劳动的通用机器。
德国工程师协会（VDI）的定义：工业机器人是具有多自由度的能进行各种动作的自动机器，它的动作是可以顺序控制的。轴的关节角度或轨迹可以不靠机械调节，而由程序或传感器进行控制。工业机器人具有执行器、工具及制造用的辅助工具，可以完成材料搬运和制造等操作。
国际标准化组织（ISO）的定义：工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机器，它能搬运材料、工件或操持工具，完成各种作业。
目前国际上大都遵循ISO的定义。
国际上第一台工业机器人产品诞生于20世纪60年代，当时其作业能力仅限于上、下料这类简单的工作。此后工业机器人进入了一个缓慢的发展期。直到20世纪80年代，工业机器人产业才得到了巨大的发展。
进入20世纪90年代以后，装配机器人和柔性装配技术得到了广泛的应用，并进入快速发展时期。现在工业机器人已发展成为一个庞大的家族，并与数控、可编程控制器一起成为工业自动化的三大技术支柱和基本手段，广泛应用于制造业的各个领域。
2.任务目标
1）知识目标
（1）了解工业机器人的基本组成和技术参数。
（2）掌握工业机器人的运动轴及坐标系。
2）技能目标
能够使用工业机器人示教器进行简单的编程。
3）素养目标
培养学生注重细节、精益求精的工作作风。
3.任务分析
一台完整的工业机器人由以下几个部分组成：工业机器人本体、驱动系统、控制系统以及可更换的末端执行器，如图2-18所示。
1）工业机器人本体
工业机器人本体是工业机器人的机械主体，是用来完成各种作业的执行机械。它因作业任务不同而有各种结构形式和尺寸。工业机器人的“柔性”除体现在其控制装置可重复编程外，还和其操作机的结构形式有很大关系。工业机器人普遍采用的关节型结构，具有类似人体腰、肩和腕等的仿生结构。
图2-18 工业机器人的基本组成
2）驱动系统
工业机器人的驱动系统是指驱动操作机运动部件动作的装置，也就是工业机器人的动力装置。工业机器人使用的动力源有压缩空气、压力油和电能。相应的动力驱动装置就是气缸、油缸和电动机。这些动力装置大多安装在操作机的运动部件上，所以要求其结构小巧紧凑、质量小、惯性小、工作平稳。
3）控制系统
控制系统是工业机器人的“大脑”，它通过各种控制电路硬件和软件的结合来操纵工业机器人，并协调工业机器人与生产系统中其他设备的关系。普通机器设备的控制装置多注重其自身动作的控制，而工业机器人的控制系统还要注意建立自身与作业对象之间的控制联系。一个完整的控制系统除了作业控制器和运动控制器外，还包括控制驱动系统的伺服控制器以及检测工业机器人自身状态的传感器反馈部分。现代工业机器人的电子控制装置由PLC、数控控制器或计算机构成。控制系统是决定工业机器人功能和水平的关键部分，也是工业机器人系统中更新和发展最快的部分。
4）末端执行器
工业机器人的末端执行器是指连接在操作机腕部的直接用于作业的机构，它可能是用于抓取、搬运的手部（爪），也可能是用于喷漆的喷枪，用于焊接的焊枪、焊钳，或用于打磨砂轮以及用于检测的测量工具等。工业机器人操作机腕部有用于连接各种末端执行器的机械接口，可按作业内容选择不同的手爪或工具装在其上，这进一步扩大了工业机器人的作业空间。
4.相关知识
1）工业机器人的技术参数
（1）自由度。
自由度是指工业机器人所具有的独立运动坐标轴的数目，不包括末端执行器的开合自由度。在完成某一特定作业时具有多余自由度的工业机器人，称为冗余自由度工业机器人，亦可简称冗余度机器人。
（2）定位精度和重复定位精度。
工业机器人的工作精度主要指定位精度和重复定位精度。定位精度也称为绝对精度，是指工业机器人末端执行器实际到达位置与目标位置之间的差异。重复定位精度（或简称重复精度）是指工业机器人重复定位其末端执行器于同一目标位置的能力，可以用标准偏差来表示，它用于衡量一列误差值的密集度，即重复度。
工业机器人具有绝对精度低、重复精度高的特点。一般而言，工业机器人的绝对精度要比重复精度低1～2个数量级，造成这种情况的原因主要是控制系统根据工业机器人的运动学模型来确定末端执行器的位置，而这个理论上的模型与实际工业机器人的物理模型存在一定误差。大多数商品化工业机器人都是以示教再现的方式工作，这是因为重复精度高，示教再现方式可以使工业机器人很好地工作。而对于采用其他编程方式（如离线编程方式）的工业机器人来说，绝对精度就成为其关键指标。
（3）工作空间。
工作空间是指工业机器人操作机的手臂末端或手腕中心所能到达的所有点的集合，也称为工作区域、工作范围。因为末端执行器的形状和尺寸是多种多样的，所以为了真实反映工业机器人的特征参数，工作空间是指不安装末端执行器时的工作区域。工作空间的形状和大小是十分重要的，工业机器人在执行某种作业时可能由于存在末端执行器不能到达的作业死区而不能完成任务。
（4）最大工作速度。
对于最大工作速度，有的厂家指主要自由度上最大的稳定速度，有的厂家指操作机手臂末端最大的合成速度，通常都在技术参数中加以说明。很明显，工作速度越大，工作效率越高。但是，工作速度越大就要花费越多的时间去升速或降速，或者对工业机器人最大加速度的要求越高。
（5）承载能力。
承载能力是指工业机器人在工作空间内的任何位姿上所能承受的最大重量。承载能力不仅取决于负载的重量，还与工业机器人运动的速度和加速度的大小和方向有关。为了安全起见，承载能力这一技术指标是指高速运行时的承载能力。通常，承载能力不仅指负载的重量，还包括了工业机器人末端执行器的重量。
2）工业机器人的分类
（1）按作业用途分类。
根据具体的作业用途，工业机器人可分为点焊机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人以及装配机器人等。
（2）按操作机运动部件的运动坐标分类。
按操作机运动部件的运动坐标，工业机器人可分为直角坐标式机器人、极（球）坐标式机器人、圆柱坐标式机器人和关节式机器人。另外，还有少数复杂的工业机器人是采用以上方式组合的组合式机器人。
（3）按工业机器人的承载能力和工作空间分类。
按照这种分类方法，工业机器人分以下几种。
①大型工业机器人———承载能力为1000～10000 N，工作空间为10 m3以上。
②中型工业机器人———承载能力为100～1 000 N，工作空间为1～10 m3。
③小型工业机器人———承载能力为1～100 N，工作空间为0.1～1 m3。
④超小型工业机器人———承载能力小于1 N，工作空间小于0.1 m3。
（4）按工业机器人的自由度数目分类。
操作机各运动部件的独立运动只有两种形态：直线运动和旋转运动。工业机器人腕部的任何复杂运动都可由这两种运动合成。工业机器人的自由度数目一般为2～7，简易型的为2～4，复杂型的为5～7。自由度数目越大，工业机器人的柔性越大，但结构和控制也越复杂。
（5）按工业机器人控制系统的编程方式分类。
①直接示教工业机器人———工作人员手把手示教或用示教器示教。
②离线示教（或离线编程）工业机器人———不对实际作业的工业机器人直接示教，而是脱离实际作业环境生成示教数据，间接地对工业机器人进行示教。
（6）按工业机器人控制系统的控制方式分类。
①点位控制工业机器人———只控制到达某些指定点的位置精度，而不控制其运动过程。
②连续轨迹控制工业机器人———对运动过程的全部轨迹进行控制。
（7）按工业机器人控制系统的驱动方式分类。
按这种分类方法，工业机器人可分为气动工业机器人、液压工业机器人和电动工业机器人。
（8）其他分类。
在工业机器人发展史上，还有一种按其发展阶段进行分类的方式。
①第一代工业机器人———不具备传感器反馈信息的工业机器人，如固定程序的机械手或主从式操作机。从严格意义上讲，这类设备不是工业机器人而是机械手。
②第二代工业机器人———具有传感器反馈信息的可编程的示教再现式工业机器人。这种工业机器人目前在工业应用中占统治地位。
③第三代工业机器人———智能工业机器人。它除装有内部传感器外，还装有各种检测外部环境的传感器，使工业机器人可识别、判断外部条件，对自身的动作做出规划，合理高效地完成作业。
3）工业机器人的应用
工业机器人主要应用在以下三个方面。
（1）恶劣、危险的工作场合。
这个领域的作业一般有害健康甚至危及生命或不安全因素很多而不适合人工操作，用工业机器人去完成是最适宜的。比如核电站蒸汽发生器检测机器人，可在有核污染的环境下代替人进行作业。又如，爬壁机器人特别适合超高层建筑外墙的喷涂、检查、修理工作。
（2）特殊作业场合。
这个领域对人来说是力所不及的，只有工业机器人才能进行作业。如航天飞机上用来回收卫星的操作臂可在狭小容器内（人和一般设备是无法进入的）进行检查、维护和修理作业（具有7个自由度的机械臂）。尤其是微米级电动机、减速器、执行器等机械装置及显微传感器组装的微型机器人的出现，更拓宽了工业机器人特殊作业场合的工作范围。
（3）自动化生产领域。
早期工业机器人在生产上主要用于机床上/下料、点焊和喷漆作业。随着柔性自动化技术的出现，工业机器人扮演了更重要的角色，如焊接机器人，搬运机器人，检测机器人，装配机器人，喷漆和喷涂机器人以及其他用于诸如密封和黏合、清砂和抛光、熔模铸造和压铸、锻造等作业的工业机器人。
综上所述，工业机器人的应用给人类带来了许多好处，如减少劳动力费用、提高生产效率、改进产品质量、增大制造过程的柔性、减少材料浪费、控制和加快库存的周转、降低生产成本、消除危险和恶劣的劳动岗位等。
我国工业机器人的应用前景十分广阔，只有开发符合我国国情的工业机器人，才能推动和加快我国工业机器人的发展和应用。
4）工业机器人本体
工业机器人的结构类型繁多，关节型工业机器人在相同的几何参数和运动参数条件下具有较大的工作空间，因此是商用工业机器人的优选形式。下面以新时达公司的工业机器人为例进行介绍。
工业机器人本体是用来完成各种作业的执行机构，类似人的手臂。它主要由机械臂、驱动装置、传动单元及内部传感器等部分组成。由于工业机器人需要实现快速而频繁的启停、精确的到位和运动，所以必须采用位置传感器、速度传感器等检测元件实现位置、速度和加速度闭环控制。为了适应不同的用途，工业机器人本体最后一个轴的机械接口通常为一个连接法兰，用以装接不同的末端执行器，如夹紧爪、吸盘、焊枪等。
新时达公司的SD系列、SA系列、SR系列工业机器人是六关节串联型工业机器人，SP系列工业机器人是四关节串联型工业机器人。六关节串联型工业机器人由6根旋转轴组成。
新时达公司的SA1400工业机器人本体中，底座是基础部分，起支撑作用。整个执行机构和驱动装置都安装在底座上。对于固定式工业机器人，底座直接连接在地面上；对于移动式工业机器人，底座则安装在移动机构（如导轨、滑台）上。
旋转座是工业机器人的腰部，是手臂的支撑部分。根据坐标系的不同，旋转座可以在底座上转动。
欧大臂是连接机身和手腕的部分，由动力关节和连接杆件构成。它是执行机构中的主要运动部件，也称为主轴，主要用于改变手腕和末端执行器的空间位置。(https://www.daowen.com)
手腕是连接末端执行器和手臂的部分，主要用于改变末端执行器的空间姿态。
5）工业机器人的运动轴及坐标系
（1）工业机器人运动轴。
工业机器人在生产应用中，除了本身的性能特点要满足作业要求外，一般还需要配置相应的外围设备，如工件的工装夹具，转动工件的回转台、翻转台，移动工件的移动台等。这些外围设备的运动和位置控制都要与工业机器人配合，并具有相应的精度。通常工业机器人运动轴可以分为机器人轴、基座轴和工装轴。基座轴和工装轴统称为外部轴。机器人轴是工业机器人操作机的轴，属于工业机器人本体；基座轴是使工业机器人移动的轴的总称，主要指行走轴（移动滑台或导轨）；工装轴是除机器人轴、基座轴之外的轴的总称，指使工件、工装夹具翻转和回转的轴，如回转台、翻转台等。
STEP六轴工业机器人有6个可活动的关节，分别定义为A1、A2、A3、A4、A5、A6。其中A1、A2、A3用于保证末端执行器末端点到达工作空间中的任意位置，A4、A5、A6用于实现工具末端点的任意空间姿态。
(2)TCP。
TCP（Tool Centre Point）为工业机器人系统的控制点，出厂时默认位于法兰的中心。安装末端执行器后，TCP将发生变化。为了实现精确的运动控制，在更换末端执行器或者末端执行器碰撞时，都需要重新进行末端执行器示教。
（3）关节坐标系。
工业机器人的运动实质是根据不同的作业内容、轨迹的要求，在各种坐标系下的运动，即对工业机器人进行示教或者手动操作时，其运动方式是在不同的坐标系下进行的。因此，在工业机器人系统中，可使用关节坐标系、世界坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系。而世界坐标系、基坐标系、工具坐标系、工件坐标系都属于笛卡儿坐标系。
①世界坐标系。
世界坐标系是工业机器人示教与编程中经常使用的坐标系。工业机器人如果固定在地面上，则世界坐标系的原点是底座的中心点，向前为X轴正向，向上为Z轴正向，Y轴正向按照右手定则确定。不管工业机器人在什么位置，TCP均可沿着设定的X轴、Y轴、Z轴平行移动和绕着X轴、Y轴、Z轴旋转。
②基坐标系。
基坐标系以工业机器人底座中心为原点，向前为X轴正向，向上为Z轴正向，Y轴正向按照右手定则确定。当工业机器人固定在地面上不动时，规定基坐标系与世界坐标系是重合的。
③工具坐标系。
工具坐标系的原点定义为TCP，X轴、Y轴、Z轴由用户自己定义，在示教器上进行工具示教可确认。由于工具装在法兰上，所以随着工业机器人6个轴的移动，工具坐标系是时刻在变化的。
④用户自定义坐标系。
为了作业方便，用户可自行定义坐标系，如工作台坐标系和工件坐标系，且可以根据需要定义多个坐标系。当工业机器人配备多个工作台时，选择用户自定义坐标系可使操作更为简单。在用户自定义坐标系下，TCP将沿着用户自定义的坐标轴方向运动。
综上所述，可得出以下结论。
第一，不同工业机器人的坐标系的功能是等同的，即工业机器人在关节坐标系下完成的动作同样可以在笛卡儿坐标系下完成。
第二，工业机器人在关节坐标系下的动作是单轴运动，而在笛卡儿坐标系下是多轴联动的。
第三，定点时被工业机器人记录下来的过程称为示教。
（4）工业机器人示教器的简单编程。
①变量分为系统变量、全局变量、工程变量、程序变量。
②系统变量是不能编辑的，目前有两个系统变量：WORLD和ROBOTBASE。
③全局变量是可以被所有工程的所有程序调用的变量。
④工程变量是可以被某工程下的所有程序调用的变量。
⑤程序变量是可以被某工程下某程序调用的变量。
6）工业机器人工作站
工业机器人工作站是指使用一台或多台工业机器人，配以相应的周边设备，用于完成某一特定工序作业的独立生产系统，也可称为工业机器人工作单元。它主要由工业机器人及其控制系统、辅助设备以及其他周边设备构成。在这种构成中，工业机器人及其控制系统应尽量选用标准装置，对于个别特殊的场合，需要设计专用工业机器人（如冶金行业的热钢坯的搬运机器人）。末端执行器等辅助设备以及其他周边设备则因应用场合和工件特点的不同而存在较大差异，这里只阐述一般的工业机器人工作站的构成和设计原则，并结合实例加以简要说明。
（1）工业机器人工作站的构成。
工业机器人工作站的特点在于人工装卸工件的时间小于工业机器人焊接工件的时间，可以充分地利用工业机器人，生产效率高；操作者远离工业机器人工作空间，安全性好；采用转台交换工件，整个工作站占用面积相对较小，整体布局也利于工件的物流。
在一般情况下，工业机器人工作站由以下几个部分构成。
①工业机器人。
工业机器人是工业机器人工作站的组成核心，应尽可能选用标准工业机器人，其控制系统根据随工业机器人型号确定。若有某些特殊要求，如希望再提供几套外部联动控制的控制单元、视觉系统、传感器等，可以单独提出，由工业机器人生产厂家提供配套装置。
②末端执行器。
末端执行器也称为工具，是工业机器人的主要辅助设备，也是工业机器人工作站的重要组成部分。同一台工业机器人安装不同的末端执行器，可完成不同的作业，用于不同的生产场合。在多数情况下，末端执行器需要专门设计，它与工业机器人的机型、总体布局、工作顺序都有直接关系。
③夹具和变位机。
夹具和变位机是固定作业对象并改变其相对于工业机器人的位置和姿态的设备，它可在工业机器人规定的工作空间和灵活度条件下进行高质量作业。
④底座。
工业机器人必须牢固地安装在底座上，因此底座必须具有足够的刚度。对不同的作业对象，底座可以是标准正立支撑座、侧支座或倒挂支座。有时为了扩大工业机器人的工作空间，底座往往设计成移动式。
⑤配套及安全装置。
配套及安全装置是工业机器人及其辅助设备的外围设备及配件。它们各自相对独立，且比较分散，但每一部分都是不可缺少的。配套及安全装置包括配套设备、电气控制柜、操作箱、安全保护装置和走线走管保护装置等。例如，弧焊机器人工作站中的焊接电源、焊枪和送丝机构是一套独立的配套设备，安全栅以及操作区的对射型光电管等起安全保护作用。
⑥动力源。
工业机器人的周边设备多采用气体或液体作为动力，因此，常需配置气压站或液压站以及相应的管线、阀门等装置。
⑦作业对象的储运设备。
作业对象常需在工业机器人工作站中暂存、供料、移动或翻转，因此工业机器人工作站也常配置装置台、供料器、移动小车或翻转台架等设备。
⑧检查、监视和控制系统。
检查和监视系统对于某些工业机器人工作站来说是非常必要的，特别是用于生产线的工业机器人工作站。工业机器人工作站多是一个自动化程度相当高的工作单元，有自己的控制系统。目前工业机器人工作站的控制系统多使用PLC系统，该系统既能管理本站有序地正常工作，又能和上级管理计算机相连，向它提供各种信息，比如产品件数等。
（2）工业机器人工作站的一般设计原则。
由于工业机器人工作站的设计是一项灵活多变、关联因素较多的技术工作，所以这里将共同因素抽取出来，得出一些一般的设计原则。以下归纳的10条设计原则，共同体现了工业机器人工作站用户的多方面需要。
①设计前必须充分分析作业对象，拟定最合理的作业工艺。
②必须满足作业的功能要求和环境条件。
③必须满足生产节拍要求。
④整体及各组成部分必须全部满足安全规范及标准。
⑤各设备及控制系统应具有故障显示及报警装置。
⑥应便于维护、修理。
⑦操作系统应简单明了，便于操作和人工干预。
⑧操作系统应便于联网控制。
⑨应便于组线。
⑩应经济实惠，可快速投产。
（3）工业机器人工作站的作业对象及其技术要求。
对作业对象（工件）及其技术要求进行认真细致的分析，是工业机器人工作站设计的关键环节，它直接影响工业机器人工作站的总体布局，机器人型号的选定，末端执行器和变位机等的结构以及其他周边设备的型号等。一般来说，对工件对象及其技术要求的分析包含以下几个方面。
第一，工件的形状决定了末端执行器和夹具的结构及其定位基准。
第二，工件的尺寸及精度对工业机器人工作站的使用性能有很大的影响。
第三，当工件安装在夹具体上时，需要特别考虑工件的质量和夹紧时的受力状况。当工件需要由工业机器人搬运或抓取时，工件质量是选择工业机器人型号最直接的技术参数。
第四，工件的材料和强度对工业机器人工作站的动力形式、夹具的结构设计、末端执行器的结构以及其他辅助设备的选择都有直接的影响。
第五，工作环境也是工业机器人工作站设计中需要引起注意的一个方面。
第六，技术要求是用户对设计人员提出的技术期望，它是可行性研究和系统设计的主要依据。
（4）工业机器人工作站的功能要求。
工业机器人工作站的生产作业是由工业机器人连同它的末端执行器、夹具和变位机以及其他周边设备等共同完成的，其中起主导作用的是工业机器人，因此工业机器人工作站的功能要求在选择工业机器人时必须首先满足。选择工业机器人时，可从以下三个方面满足功能要求。
①确定工业机器人的持重能力。
工业机器人手腕所能抓取的重量是其重要性能指标。
②确定工业机器人的工作空间。
工业机器人手腕基点的动作范围就是工业机器人的名义工作空间，它是工业机器人的另一个重要性能指标。需要指出的是，末端执行器装在手腕上后，作业的实际工作点会改变。
③确定工业机器人的自由度。
工业机器人在持重和工作空间上满足工业机器人工作站的功能要求后，还要分析它是否可以满足作业的姿态要求。自由度越多，工业机器人的机械结构与控制就越复杂，因此在通常情况下，少自由度能完成的作业，就不要盲目选用更多自由度的工业机器人去完成。
总之，为了满足功能要求，选择工业机器人时必须从持重、工作空间、自由度等方面来分析，只有同时满足或增加辅助装置后满足，所选用的工业机器人才是可用的。工业机器人的选用也常受市场供应因素的影响，因此还需要考虑成本及可靠性等问题。
（5）工业机器人工作站对生产节拍的要求。
生产节拍是指完成一个工件规定的处理作业内容所要求的时间，也就是用户规定的年产量对工业机器人工作站工作效率的要求。生产周期指工业机器人工作站完成一个工件规定的处理作业内容所需要的时间。
在总体设计阶段，首先要根据计划年产量计算出生产节拍，然后对具体工件进行分析，计算各个处理动作的时间，以确定工件的生产周期。将生产周期与生产节拍进行比较，当生产周期小于生产节拍时，说明该工业机器人工作站可以完成预定的生产任务；当生产周期大于生产节拍时，说明该工业机器人工作站不具备完成预定生产任务的能力，这时就需要重新研究该工业机器人工作站的总体设计构思。
7）安全规范及标准
工业机器人工作站的主体设备———工业机器人，是一种特殊的机电一体化装置，它与其他设备的运行特性不同。工业机器人在工作时是以高速运动的形式掠过比其底座大很多的空间，其手臂各杆的运动形式和启动难以预料，有时会随作业类型和环境条件而改变。同时，在其关节驱动器通电的情况下，维修及编程人员有时需要进入工作空间，且工业机器人的工作空间常与其周边设备工作区重合，从而极易产生碰撞、夹挤或手爪松脱使工件飞出等危险，特别是在工业机器人工作站内多台工业机器人协同工作的情况下产生危险的可能性更大。因此在工业机器人工作站的设计中必须充分分析可能的危险情况，估计可能的事故风险，制定相应的安全规范和标准。
8）工业机器人生产线
工业机器人生产线是由两个或两个以上的工业机器人工作站、物流系统和必要的非工业机器人工作站组成，用于完成一系列作业（以工业机器人作业为主）的连续生产自动化系统。
工业机器人生产线一般由以下几部分构成。
（1）工业机器人工作站。
在工业机器人生产线中，工业机器人工作站是既相对独立，又与外界有着密切联系的部分。它在作业内容、周边装置、动力系统方面往往是独立的，但在控制系统、生产管理和物流等方面又与其他工作站以及上位管理计算机系统成为一体。
可见，工业机器人工作站与工业机器人生产线的联系就在于采用了各站工件同步移动的传送装置，使工件运动起来，不断地自动输入、送出工件。另外，工业机器人工作站中工业机器人及运动部件的工作状态必须经控制系统与上位管理计算机系统建立联系，从而使各站的工作协调起来。
（2）非工业机器人工作站。
在工业机器人生产线中，工业机器人工作站之外的其他工作站统称为非工业机器人工作站。它也是工业机器人生产线的一个重要组成部分，具体可分为3类：专用装置工作站、人工处理工作站和空设站。
①专用装置工作站。
在某些工件的作业工序中，有些作业不需要使用工业机器人，只需要使用专用装置就可以完成。由专用装置组成的工作站称为专用装置工作站。
②人工处理工作站。
在工业机器人生产线中，有些工序一时难以使用工业机器人完成，或使用工业机器人会花费很大的投资，而效果并不十分显著，这就产生了必不可少的人工处理工作站。目前的大多数工业机器人生产线上或多或少都设有人工处理工作站，尤其在汽车总装生产线上较为常见。
③空设站。
在工业机器人生产线上，有一些工作站上并没有具体的作业，工件只是经过此站，这种工作站起着承上启下的桥梁作用，把各工作站连接成一条“流动”的生产线，被称为空设站。空设站的设置，有时是为了满足生产线中各站之间一定的节距、相同生产节拍等要求，有时也起一定的其他方面的作用，如干燥工作站也是一种空设站，起干燥作用。
（3）工业机器人子生产线。
大规模生产企业的大型工业机器人生产线（如汽车的总装线）往往包含若干条小生产线，称为工业机器人子生产线。工业机器人子生产线是一个相对独立的系统，一条大规模的工业机器人生产线可看作由一条工业机器人主生产线和若干条工业机器人子生产线组成的。这些工业机器人子生产线和工业机器人主生产线在其输出端和输入端用某种方式建立起联系，形成树状结构。
（4）中转仓库。
根据生产的要求，某些工业机器人生产线需要存储各种零部件或成品。它们有的是外线转来的零部件，由操作者或无人搬运车存入库内。作为工业机器生产线和工业机器子生产线的源头，或作为工业机器工作站的散件库，或在工业机器生产线的作业过程中起暂放、中转作用，或用于将工业机器生产线的成品分类入库的所有用于存储的装置统称为中转仓库（也称为暂存仓库或缓存仓库）。随着工厂自动化水平的不断提高，在工业机器生产线上设立各种中转仓库的需求会越来越多。
（5）物流系统。
物流系统是工业机器人生产线的一个重要组成部分，它担负着各工业机器工作站之间工件的转运、定位、夹紧，工件的出库入线或出线入库，各工业机器人工作站的散件入线等工作。物流系统将各个独立的工业机器工作站连接起来，成为一条流动的工业机器生产线系统。工业机器生产线规模越大，自动化程度越高，物流系统就越复杂。它常用的运输方式有链式运输、带式运输、专用搬运机运输、无人小车运输和同步移动机构运输等。
密封胶涂刷工业机器人生产线中的物流系统采用的是同步移动装置。各站中工件是用固定于本站的真空吸盘定位的，2～5站还有供工件移动的真空吸盘，它们安装在同一个框架上，框架在气缸和齿轮装置的驱动下，整体向前移动一个站距，完成工件的传送。工件入线由人工完成。1站向2站的传送使用了专用搬运装置。工件出线则由工业机器人完成。
（6）动力系统。
动力系统是工业机器人生产线必不可少的一个组成部分，它驱动各种装置和机构运动，实现预定的动作。动力系统可分为3种类型，即电动、液动和气动。一条工业机器生产线既可单独使用其中一种类型，也可混合使用。
（7）控制系统。
控制系统是工业机器人生产线的神经中枢，它接收外部信息，经过处理后发出指令，指导各职能部门按照规定的要求协调作业。一般工业机器生产线的控制系统可以分为3层，即工业机器主生产线控制、工业机器子生产线控制、工业机器工作站控制，并构成相互联系的信息网络。
（8）辅助设备及安全装置。
工业机器人生产线的一些辅助设备是必不可少的，甚至是至关重要的。
安全装置是工业机器人生产线上最为重要的组成部分，它直接关系到人身和设备的安全以及工业机器生产线的正常工作。
5.任务评价
任务评价见表2-11。
表2-11 任务评价
续表
