我正在聽一檔正在談論工業生產的調頻節目，隨著談話的繼續，當中的一個發言者的話引起了我的主意，他說：“當工業自動化大工業生產提高生產力方面起了非常巨大的作用，但是我們並沒有想想像那樣從機器人技術那裡得到有效的幫助。”這讓我很吃驚，因為我已經從事設計全伺服驅動的關節型工業機器人系統超過了十年的時間，並且也已經在實際中看到工業機器人在提高生產效率方面正發揮著巨大的作用。所以，我只能假設他們是在談論除機器人技術以外的其他一些型別的硬體自動化技術（Hard automation）。這讓我想到，現在仍然還有一些工程師對硬性自動化技術的滿意度要超出關節型的機器人技術，他們在設計自動化系統時，很少會考慮使用工業機器人。
機器人已經日漸成熟，與它們剛發明時應用在一些特殊行業相比，現在的機器人的應用已經日漸成能化了，除了一些直接的取放件的應用之外，還可以使用一些整合在機器人內部的特殊的功能去實現非常具有挑戰性的工業應用。在自動化裝置行業工作了20多年後，我感覺到介紹一下自己對從硬工裝(Hard tooling)到機器人技術的轉變的一些想法，能夠使大家更好的理解這兩者的不同的重要性，是非常重要的。這篇文章的目的就是為了點到在當前的工業應用中，機器人成為一個重要的工具的幾個因素。
真正的柔性:
在談論機器人時，柔性這個術語包含有許多方面的東西。首先請讓我先來談論一下運動中的柔性問題。使用6軸的工業機器人，可以實現幾乎所有的運動模式。因此，工程師們將不用花太多時間去考慮如何實現操作的運動過程，而將更多的時間花在設計製造操作這個工件的末端執行器上，這種柔性的應用可以按照執行器的設計要求來處理多方面的任務。舉例來說，取放並碼垛一個盒子或者裝配兩個不同的部件，然後把他們放置在一個出料傳送帶上。如果想要使用工業機器人來處理工業上的幾乎所有事情，僅僅使用用一種末端執行裝置是滿足不了不同的工件形狀和工件大小的，這個時候換手裝置就會被用在工業機器人上面，使用氣動控制換手裝置更換不同的末端執行機構。在工業生產中，這種型別的柔性控制在設計製造機器人工作單元時，是非常有用的。而硬裝配不能像工業機器人一樣，使用其能夠在極小的位置內更換執行裝置。這些柔性的應用將使所有的工業生產單元的生產效率大大的提高。
安裝的柔性化。針對那些不需要一些附加的安裝結構的生產應用領域，工業機器人的落地安裝，吊頂安裝或側面的安裝方式提供給工程師們許多種不同的選擇。這將會大大的加快工程應用所需要的安裝模式，可以及快的滿足處協加工的需求。
使公司的長期投資柔性化。傳統的觀念認為，重新使用硬性自動化的想法，那是聞所末聞的，但是使用工業機器人的話，裝置可以重新佈置以適應新的產品和生產工藝流程。當需要重要使用工業機器人時，僅僅需要重新設定工具及應用程式。這就可以消除很多在硬性自動化中在一條生產線上混合不同產品生產而出現在的相容性問題。因為工業機器人有許多個運動軸，並且每一個軸都是獨立的，這就不需要像硬性自動化一樣需要一個結構化的框架來安裝不同的部件來完成不同的運動。同時，使用工業機器人，也大大減小了連線裝置所需要的時間。在大多數生產應用中，僅僅需要向工業機器人或者空氣壓縮機（如果末端執行機構需要使用壓縮空氣的話）。另外一個在新的生產應用中重新使用工業機器人優點就是能夠在生產線上連續的複製出一模一樣的產品。在重新使用工業機器人時，不需要任何附加的零件，僅僅需要一個與其機械及電器部件連線的介面就行。
當我第一次開始設計工業機器人時，我會想法來限制工業機器人的柔性，僅僅用來操作與硬性自動化相類似的單任務操作。但是現在，我著眼於整個系統，整合工業機器人來操作儘可能多的任務。當然，關鍵在於工業機器人的柔性提供給設計師許多選擇，這就不需要去向硬性自動化妥協了。
程式設計：
除了在驅動及機械方面所擁有的優勢外，其程式設計所用的語言也是非常簡明易懂的，其結構於梯形圖非常的相似。每一行程式代表了一個獨立的控制機器人運動的指令，一般由四個引數組成。這幾個引數會告訴機器人應該去哪裡，以多少的速度去，如何運動到目標點和決定是使用全部軸的聯動還是使用單軸的運動到目標點。這些程式的開發一般使用示教盒來進行，使用示教盒可以控制機器人移動到所需要的點，並且可以直接選擇這四個引數，並記錄當前的點的位置。這是一個點個點的示教過程。這些程式可以根據生產過程的要求變得複雜，但是不管怎樣複雜的程式，其基本的程式結構還是一樣的。這些簡明直接的程式語言，漸漸的替代了那些複雜的控制方法,也大大的減少了個人學習應用的時間與精力。
在實際使用中，多數工業機器人生產廠商都會有一系列的PC端模擬軟體來離線程式設計，並在一個虛擬的機器人工作單元中模擬程式。一旦工業機器人，末端執行工具及其他的一些外圍裝置都已經選擇妥當，使用者就可以直接建立程式，離線編輯所要應用的程式。這些軟體還提供了建立及檢視工作過程，調整佈置位置，設定運動速度以達到系統所需要的週期時間。這些程式可以直接匯入的工業機器人的控制器中，在示教並確認了位置點後，系統就可以準備運行了。
限制：
使用工業機器人確實對工業生產帶來一些正面的提升，但是在設計使用工業機器人，還是有幾點是需要量注意的。第一點就是控制器的尺寸。一般工業機器人的控制器尺寸為24到30英寸的佔地範圍，這將會佔據比小型機器人更多的地面空間。也因為這它的外形尺寸，設計師們必須在一開始設計時就要考慮到控制器在工作單元中的佔地面積。（現在，工業機器人的鼻祖Staubli Unimation推出的CS8C系統控制器，其結構就非常的緊湊，其大小就如兩臺臥式的主機，非常的小巧）。
第二點則需要考慮安全問題。由於六軸機器人的運動空間範圍是幾乎是球形的工作空間，而在實際應用中，會限制它的運動限位，使其在合適的安全空間內作業。為了符合RIA的安全要求，這些限位的設定必須要有物理上的限位停止（使用銷或限位塊），並且不能用軟體限位來替代物理限位。一旦確定了最大的運動距離，安全規範嚴格執行以防止一些人為因素造成的不安全，包括設計物理限位來幫助減小機器人系統工作空間的佔地面積。
最後必須要注意的一點是在設計機器人的底坐時，必須要非常的謹慎。由於機器人的每個軸在高速運動，不管是小型機器人還是大型機器人，都不能低估底坐剛性的重要性。一個大小適宜的底座能保證機器人穩固的運動，不會在暫停發生抖動現象，同時確保生產過程的精度。
