２０１６年８月 機(jī)床與液壓 ．２０１６
Ａｕｇ
第４４卷 第１５期 ．４４ ．１５
ＭＡＣＨＩＮＥ ＴＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳ Ｖｏｌ Ｎｏ
DOI：１０．３９６９／． ．１００１－３８８１．２０１６．１５．００９
ｊ ｉｓｓｎ
論工業(yè)機(jī)器人、 數(shù)控機(jī)床和機(jī)械手
龔仲華
（常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 江蘇常州 ２１３１６４）
摘要： 從專業(yè)技術(shù)的角度， 對(duì)工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的作用地位、 目的用途、 結(jié)構(gòu)形態(tài)、 技術(shù)指標(biāo)及工業(yè)機(jī)器人和機(jī)
械手的控制系統(tǒng)、 操作編程、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等進(jìn)行了分析和比較， 介紹了三者間的區(qū)別。
關(guān)鍵詞： 工業(yè)機(jī)器人；數(shù)控機(jī)床； 機(jī)械手
中圖分類號(hào)： ６５９ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： 文章編號(hào)： １００１－３８８１ （２０１６） １５－０３０－３
ＴＧ Ａ
Explain Industrial Robot CNC Machine Tool and Mechanical Arm
ＧＯＮＧ Ｚｈｏｎｇｈｕａ
（ ， ２１３１６４， ）
Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｈｉｎａ
Abstract： （ ）
Ｉｔ ｗａｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｎｕｍｂｅｒｃｉａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｉｎ
， ， ， ． ，
ｔｅｒｍｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎ ｐｕｒｐｏｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ Ｉｔｗａｓａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｉｅｄｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄ
， ． ，
ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ａｎｄｄｒｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍｂｅｔｗｅｅｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｒｍ Ｉｔｗａｓｄｅｓｃｒｉｂｅｄｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔ
．
ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｒｍ ａｓｗｅｌｌ
Keywords： ； ；
Ｉｎｄｕｓｒｉａｌ ｒｏｂｏｔ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｒｍ
0 前言 種作業(yè)”， 其主要技術(shù)特點(diǎn)可概括如下。
機(jī)器人自從１９５９ 年問(wèn)世以來(lái)， 由于它能夠協(xié)助 可編程。 工業(yè)機(jī)器人具有獨(dú)立的控制系統(tǒng)， 它可
人類完成那些單調(diào)、 頻繁和重復(fù)、 長(zhǎng)時(shí)間工作， 或取 通過(guò)編制程序來(lái)改變其動(dòng)作和行為， 具有適應(yīng)工作環(huán)
代人類從事危險(xiǎn)、 惡劣環(huán)境下的作業(yè)， 從而得到了較 境變化的柔性。
快的發(fā)展。 工業(yè)機(jī)器人 （ ， 簡(jiǎn)稱 ） 擬人化。 多數(shù)工業(yè)機(jī)器人在機(jī)械結(jié)構(gòu)上有類似人
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｏｂｏｔ ＩＲ
是用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的自動(dòng)化設(shè)備， 它可替代或部分 類的腰轉(zhuǎn)、 大臂、 小臂、 手腕、 手爪等部件， 并且接
替代人工操作， 起到改善勞動(dòng)環(huán)境、 減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、 受其控制器的控制。 在智能工業(yè)機(jī)器人上， 還安裝有
提高自動(dòng)化程度和生產(chǎn)率等作用， 近年來(lái)已引起國(guó)內(nèi) 模擬生物的傳感器， 如模擬感官的接觸、 力、 負(fù)載、
有關(guān)部門(mén)及企業(yè)的高度重視， 并得到了大力宣傳和 光傳感器； 模擬視覺(jué)的圖像識(shí)別傳感器； 模擬聽(tīng)覺(jué)的
推廣。 聲、 語(yǔ)音傳感器等， 它與一定的環(huán)境適應(yīng)能力。
工業(yè)機(jī)器人、 數(shù)控機(jī)床、 機(jī)械手三者在結(jié)構(gòu)、 控 通用。 多數(shù)工業(yè)機(jī)器人具有一定的、 執(zhí)行不同作
制、 行為動(dòng)作等方面有許多相似之處， 以至于非專業(yè) 業(yè)任務(wù)的通用性， 如可通過(guò)更換手部的末端操作器
人士很難區(qū)分， 甚至有人提出了 “隨著自動(dòng)化大趨 （手爪、 工具等）， 來(lái)執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。
勢(shì)的發(fā)展， 機(jī)器人將取代機(jī)床成為新一代工業(yè)生產(chǎn)的 2 工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床
基礎(chǔ)” 這樣偏激的觀點(diǎn)。 本文作者將從專業(yè)技術(shù)的 世界首臺(tái)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)于１９５２ 年， 它由美國(guó)麻
角度， 通過(guò)三者的比較， 來(lái)介紹其區(qū)別。 省理工學(xué)院率先研發(fā)成功， 其誕生比工業(yè)機(jī)器人早７
1 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn) 年。 機(jī)器人發(fā)明人喬治? 德沃爾 （ ） 最
Ｇｅｏｒｇｅ Ｄｅｖｏｌ
根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì) （ ） 的定義， 機(jī)器人 初所申請(qǐng)的專利， 就是利用數(shù)控機(jī)床的伺服軸來(lái)驅(qū)動(dòng)
ＩＦＲ
分為用于工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的工業(yè)機(jī)器人 （ － 連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作， 然后通過(guò)控制器對(duì)伺服軸的控制， 來(lái)
Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｒｏ
） 和服務(wù)于人類非生產(chǎn)性活動(dòng)的服務(wù)機(jī)器人 實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的功能。 因此， 工業(yè)機(jī)器人的很多技術(shù)都
ｂｏｔ
（ ） 兩類。 工業(yè)機(jī)器人是一種 “能夠自 來(lái)自于數(shù)控機(jī)床。
Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｒｏｂｏｔ
動(dòng)定位控制， 可重復(fù)編程的， 多功能的、 多自由度的 工業(yè)機(jī)器人和數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)非常類似，
操作機(jī)， 能搬運(yùn)材料、 零件或操持工具， 用于完成各 它們都有控制面板、 控制器、 伺服驅(qū)動(dòng)等基本部
收稿日期： ２０１５－０５－２３
作者簡(jiǎn)介： 龔仲華 （１９６２—）， 男， 教授， 教授級(jí)高級(jí)工程師， 長(zhǎng)期從事數(shù)控機(jī)床與控制技術(shù)研究。 － ： －
Ｅ ｍａｉｌ ｇｏｎｇｚｈｏｎｇ
６６６＠１６３． 。
ｈｕａ ｃｏｍ?3 2? 機(jī)床與液壓 第４４卷
圖３ 工業(yè)機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)區(qū)別
２．４ 技術(shù)指標(biāo)
數(shù)控機(jī)床是一種加工設(shè)備， 定位精度、 輪廓加
工能力和加工精度等是衡量其性能的重要技術(shù)指
標(biāo)。 數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度通常需要達(dá)到
０．０１ 或０．００１ 的數(shù)量級(jí)， 甚至更高； 機(jī)床
ｍｍ ｍｍ
的輪廓加工能力決定于機(jī)床結(jié)構(gòu)， 通常而言， 能同
時(shí)控制５軸的機(jī)床， 就可滿足幾乎所有零件的輪廓
加工要求。
工業(yè)機(jī)器人是用于零件搬運(yùn)、 裝卸、 碼垛、 裝配
的生產(chǎn)輔助設(shè)備， 或是進(jìn)行焊接、 切割、 打磨、 拋光
等粗加工的設(shè)備， 強(qiáng)調(diào)的是作業(yè)空間、 承載能力和動(dòng)
作靈活性。 因此， 除少數(shù)特殊要求的產(chǎn)品外， 大多數(shù)
工業(yè)機(jī)器人對(duì)定位精度和軌跡精度的要求并不高， 通
常只需要達(dá)到１ 或０．１ 的數(shù)量級(jí)。 但是， 工
ｍｍ ｍｍ
業(yè)機(jī)器人的控制軸數(shù)直接決定自由度、 作業(yè)空間等關(guān)
鍵指標(biāo)， 其要求很高； 理論上說(shuō)， 需要有６個(gè)自由度
（６軸） 才能完全描述一個(gè)物體在三維空間的位姿，
如需要避障， 還需要有更多的自由度。 此外， 智能工
業(yè)機(jī)器人需要有一定的感知能力， 故需要配備位置、
觸覺(jué)、 視覺(jué)、 聽(tīng)覺(jué)等傳感器； 而數(shù)控機(jī)床一般只需要
檢測(cè)速度和位置， 因此， 工業(yè)機(jī)器人的檢測(cè)技術(shù)要求
高于數(shù)控機(jī)床。
3 工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手 圖４ 工業(yè)機(jī)器人與機(jī)械手的區(qū)別
用于零件搬運(yùn)、 裝卸、 碼垛、 裝配的工業(yè)機(jī)器人 在控制系統(tǒng)上， 工業(yè)機(jī)器人一般都有獨(dú)立的控制
功能與生產(chǎn)設(shè)備中的輔助機(jī)械手類似。 如 標(biāo)準(zhǔn)定 器、 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和操作界面， 可進(jìn)行手動(dòng)、 自動(dòng)操作和
ＩＳＯ
義的工業(yè)機(jī)器人為 “自動(dòng)的、 位置可控的、 具有編 編程， 因此， 它是一種可獨(dú)立運(yùn)行的完整設(shè)備， 可通
程能力的多功能機(jī)械手”， 表明兩者存在很多相似 過(guò)自身的控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的功能。 而機(jī)械手通常
之處。 是用來(lái)實(shí)現(xiàn)換刀或工件裝卸的輔助裝置， 其控制一般
工業(yè)機(jī)器人與輔助機(jī)械手區(qū)別如圖４所示， 兩者 通過(guò)設(shè)備的控制器 （如 ， 等） 實(shí)現(xiàn)， 它沒(méi)
ＣＮＣ ＰＬＣ
的區(qū)別主要體現(xiàn)在控制系統(tǒng)、 操作編程和驅(qū)動(dòng)系 有自身的控制系統(tǒng)和操作界面， 也不能獨(dú)立運(yùn)行。
統(tǒng)上。 （下轉(zhuǎn)第９１頁(yè)）