在智能制造領(lǐng)域中，工業(yè)機器人有三類關(guān)鍵技術(shù)

1）整機技術(shù)

整機技術(shù)是指以提高工業(yè)機器人產(chǎn)品的可靠性和控制性能，提升工業(yè)機器人的負載/自重比，實現(xiàn)工業(yè)機器人的系列化設(shè)計和批量化制造為目標的機器人技術(shù)。主要有：本體優(yōu)化設(shè)計技術(shù)、機器人系列化標準化設(shè)計技術(shù)、機器人批量化生產(chǎn)制造技術(shù)、快速標定和誤差修正技術(shù)、機器人系統(tǒng)軟件平臺等。本體優(yōu)化設(shè)計技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

本體優(yōu)化設(shè)計技術(shù)即對工業(yè)機器人的本體進行優(yōu)化設(shè)計和性能評估的技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的一些高速、重載的應(yīng)用場合下，需要保證工業(yè)機器人加工過程中的運動精度和運動平穩(wěn)性，因此在工業(yè)機器人的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計開發(fā)時，必須對其慣性參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)進行不斷優(yōu)化，使機構(gòu)的質(zhì)量、剛度得到合理的分布，工業(yè)機器人整機具有良好的動態(tài)性能。基本流程是：首先根據(jù)生產(chǎn)需求設(shè)計工業(yè)機器人機械結(jié)構(gòu)，利用三維軟件建立本體結(jié)構(gòu)模型，并進行虛擬裝配，然后利用計算機仿真技術(shù)對機器人進行運動學(xué)和動力學(xué)仿真分析，分析機器人的各項性能；最后利用有限元技術(shù)等方法對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)機器人的輕量化，提高機器人的動態(tài)性能。

本體優(yōu)化設(shè)計，在本體結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計方面，主要體現(xiàn)在新材料、新工藝和結(jié)構(gòu)優(yōu)化理論的應(yīng)用上；在本體結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計方面，主要體現(xiàn)在各種機構(gòu)的選用和組合上。

2）部件技術(shù)

部件技術(shù)是指以研發(fā)高性能機器人零部件，滿足工業(yè)機器人關(guān)鍵部件需求為目標的機器人技術(shù)。主要有：高性能伺服電機設(shè)計制造技術(shù)、高性能/高精度機器人專用減速器設(shè)計制造技術(shù)、開放式/跨平臺機器人專用控制（軟件）技術(shù)、變負載高性能伺服控制技術(shù)等。高性能伺服電機設(shè)計制造技術(shù)和高性能/高精度機器人專用減速器設(shè)計制造技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

伺服電機是指在伺服系統(tǒng)中控制機械元件運轉(zhuǎn)的發(fā)動機，能將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速信號以驅(qū)動控制對象，是機器人的核心零部件之一，伺服電機作為工業(yè)機器人的關(guān)鍵執(zhí)行部件，是驅(qū)動工業(yè)機器人運動的主要動力系統(tǒng)，伺服電機的性能很大程度上決定了工業(yè)機器人整體的動力性能。工業(yè)機器人領(lǐng)域中應(yīng)用的伺服電機應(yīng)具有快速響應(yīng)、高啟動轉(zhuǎn)矩、低慣量、寬廣且平滑的調(diào)速范圍等特性，目前應(yīng)用較多的是交流伺服電機。設(shè)計高性能高功率密度伺服電機需要根據(jù)設(shè)計指標綜合考慮電機結(jié)構(gòu)參數(shù)、部件材料、磁路結(jié)構(gòu)等要素，并通過有限元等方法綜合分析電機性能。

伺服電機，減速器通常用作原動件與工作機之間的減速傳動裝置，起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，一般由封閉在剛性殼體內(nèi)的齒輪傳動、蝸桿傳動、齒輪-蝸桿傳動組成，是機器人傳動機構(gòu)的核心部件之一，機器人領(lǐng)域常用的精密傳動裝置主要有輕載條件下的諧波減速器和重載條件下的RV減速器。諧波減速器具有輕量小型、無齒輪間隙、高轉(zhuǎn)矩容量等優(yōu)點，但其精度壽命較差，主要是由于在高度循環(huán)的交變應(yīng)力情況下柔輪極易出現(xiàn)疲勞失效，通常應(yīng)用在關(guān)節(jié)型機器人的末端執(zhí)行等輕載部位；RV減速器主要包含了行星齒輪與擺線針輪兩級減速兩個部分，具有減速范圍寬、功率密度大、運行平穩(wěn)等優(yōu)點，已成為工業(yè)機器人最常用的精密減速器。設(shè)計高性能/高精度機器人專用減速器需綜合考慮傳動精度、齒廓修形、扭轉(zhuǎn)剛度以及回差等技術(shù)指標。

減速器，當前，我國高性能伺服電機、減速器等關(guān)鍵零部件的設(shè)計制造技術(shù)與外國相比，在可靠性、精度、動態(tài)反應(yīng)能力等方面存在一定差距，是制約我國工業(yè)機器人發(fā)展的瓶頸之一。

3）集成應(yīng)用技術(shù)

集成應(yīng)用技術(shù)是指以提升工業(yè)機器人任務(wù)重構(gòu)、偏差自適應(yīng)調(diào)整能力，提高機器人人機交互性能為目標的機器人技術(shù)。主要有：基于智能傳感器的智能控制技術(shù)、遠程故障診斷及維護技術(shù)、基于末端力檢測的力控制及應(yīng)用技術(shù)、快速編程和智能示教技術(shù)、生產(chǎn)線快速標定技術(shù)、視覺識別和定位技術(shù)等。視覺識別定位技術(shù)是其中的代表性技術(shù)。

視覺識別和定位技術(shù)是一項涉及人工智能、圖像處理、傳感器技術(shù)和計算機技術(shù)等多領(lǐng)域的綜合技術(shù)，與工業(yè)機器人結(jié)合非常緊密，廣泛地應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中的缺陷檢測、目標識別與定位和智能導(dǎo)航等方面。典型的視覺應(yīng)用系統(tǒng)包括圖像捕捉、光源系統(tǒng)、圖像數(shù)字化模塊、數(shù)字圖像處理模塊、智能判斷決策模塊和機械控制執(zhí)行模塊。

視覺應(yīng)用系統(tǒng)，視覺識別和定位技術(shù)在工業(yè)機器人領(lǐng)域的應(yīng)用主要以下3個方面：

（1）視覺測量：針對精度要求較高（毫米級甚至為微米級）的零部件，使用人的肉眼無法完成其精度測量，通過引入視覺非接觸測量技術(shù)構(gòu)成機器人柔性在線測量系統(tǒng)，能夠有效獲取零部件表面質(zhì)量和基本尺寸信息。

（2）視覺引導(dǎo)：基于機器視覺技術(shù)能夠快速準確地找到目標零件并確認其位置，采用模式識別的方式，在三維圖像中獲取目標點或目標軌跡引導(dǎo)工業(yè)機器人抓取、加工等操作，提高生產(chǎn)智能化程度，實現(xiàn)自動化作業(yè)。

（3）視覺檢測：通過機器視覺檢測完成產(chǎn)品的制造工藝檢測、自動化跟蹤、追溯與控制等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，識別零件的存在或缺失以保證部件裝配的完整性，判別產(chǎn)品表面缺陷以保證 生產(chǎn)質(zhì)量。

視覺識別和定位技術(shù)的應(yīng)用使得工業(yè)機器人能夠適應(yīng)復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中的智能柔性化生產(chǎn)，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)中的智能化和自動化水平。工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)推動了機器人產(chǎn)品的系列化設(shè)計和批量化制造。