欢迎来到这座独特的工厂，这里没有员工的抱怨声，没有因病缺席的情况，更无需支付薪水。因为这里的“员工”全是工业机器人，它们24小时不间断工作，为现代工业生产带来前所未有的生产力。

在全球范围内，工业机器人已成为制造业不可或缺的一部分，在工厂环境中应用广泛。尽管中国及远东地区曾以其充足的劳动力资源著称，但工业机器人的普及趋势持续加速，中国成为全球工业机器人销量增速最快的市场。

工业机器人的发展历程可以追溯至1961年，通用汽车公司在其工厂内安装了名为“Unimate”的机械臂，这标志着工业机器人时代的到来。这台重达1.8吨的压铸成型机器臂，专门用于执行危险且繁重任务，如焊接滚烫的金属车门把手等。Unimate不仅能够按照存储在磁鼓（计算机硬盘的前身）内的指令精确运作，还能通过重新编程来执行多种任务。1969年，Unimate开始承担汽车车体的焊接工作，使得通用汽车位于俄亥俄州的工厂生产效率大幅提升，每小时能生产110辆车，这一速度是当时全球汽车工厂平均产能的两倍之多。

时至今日，工业机器人已经从笨拙的液压式活塞进化到精准电动马达驱动的新一代产品。它们配备多部传感器，通过复杂的圆盘结构来检测LED灯光源，当光束被不透明区块阻断时，产生的电子脉冲会立即传输至机器人的中央处理器，从而精确计算机械臂的移动距离。此外，机械臂末端还配备了高清摄影机，结合先进的影像处理软件，使得机器人能够准确识别并操作视野内的物体。同时，超声波距离传感器的加入，进一步保障了机器人的安全移动，有效防止与障碍物的碰撞。

然而，尽管工业机器人的设计日益精密，但与人类协同作业仍存在一定的安全隐患。为此，最新的机器人关节设计采用了弹性缓冲方式，这种设计能够缓冲意外撞击时产生的冲击力，显著降低对人员的伤害风险。

机器人被广泛应用于各个生产环节，从控制室中的程序编写与指令传输，到生产线上的硬化处理、装箱、搬运、组装、检测等多道工序，工业机器人以其高效、精准的表现赢得了广泛的认可。

在控制室内，技术人员负责为机器人编写程序并发送新指令。这些指令通过无线网络传输到生产线上，指导机器人完成各项任务。在硬化处理环节，组装完毕的产品会经过质量检测设备的严格检查，确保符合标准。对于需要涂装或上胶的产品，则会被送入烘烤设备进行硬化处理。装箱机器人负责将成品精准地放入出货箱并完成封装。物料搬运机器人则能够轻松举起重物并沿着天花板轨道将其运送至不同的输送带。

在组装环节，机械手臂展现出了其卓越的精准度和稳定性。无论是螺丝锁紧、电路板焊接、熔接还是喷漆作业，机械手臂都能以极高的精准度完成任务。而质量检测环节则依靠光学或超声波扫描机对零件进行逐一检查，确保无缺陷。

现代工业机器人已经逐渐向多功能化发展。这些机器人拥有六自由度可进行多角度动作，每只手臂都配备了肩膀、手肘及手腕关节，使得它们能够完成更加复杂多样的任务。然而，由于机器人的重量和速度都相当可观，因此在生产线运作时，工作人员必须保持安全距离确保安全。

在物流环节，机器人同样展现出了其强大的作业能力。它们不仅能够轻松地将箱子放上托盘准备出货，还完全避免了人体工学伤害的风险。这种高效且安全的作业方式，使得机器人在现代制造业中扮演着越来越重要的角色。

除了传统的程序控制外，新一代工业机器人还具备了“示教学习”的能力。以美国波士顿的Rethink Robotics公司推出的巴克斯特和索耶为例，这两款机器人能够通过简单的示范学习新任务。只需引导机器人的手臂到正确位置并记录动作，机器人就能快速掌握并执行这些动作。同时，机器人显示屏上的界面能让员工直观地了解机器人的工作状态和学习进度。

其中，索耶能够以0.1毫米的重复定位精度操纵物品，而巴克斯特则拥有两只手臂以搬运更重的物料。这些新型机器人的出现，不仅提高了生产效率和质量，还为制造业的智能化发展开辟了新的道路。工业机器人的精准度和稳定性使得它们完成的焊接质量更加可靠，为制造业的蓬勃发展提供了有力支撑。

工业机器人的焊接精度更高，焊缝质量更稳定。

在机器人生产线上，高强度、重复性高的工作由机器人来完成，而人类则负责监督和管理。这种人机协作的方式不仅提高了生产效率和质量，还使得人类员工能够从繁重的工作中解放出来，专注于更具创造性和价值的工作。

文中图片均来源于《How it works》杂志

作者：《how it works》科普团队

审核：梁忠伟 中国机械学会微纳制造、智能运维专委会理事、中机联绿色制造专委会常务委员

来源: 科普中国创作培育计划

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