机器人技术基于两种相关技术：数控和遥控操作员。数控（NC）是一种通过在穿孔纸带或其他介质上编码的数字来控制机床轴的方法。它是在年代末和年代初开发的。年，第一台数控机床在美国的麻省理工学院（MIT）。麻省理工学院的后续研究促成了APT（自动编程工具）语言，用于对机床进行编程。
一个遥操作器是一种机械手，由人从远程位置控制。远程操作员设计的最初工作可以追溯到年代初期的放射性物质。在典型的实施方式中，人在一个位置移动机械手臂和手，并且这些运动被操纵器在另一位置复制。
工业机器人技术可以看作是数控技术和远程操作员技术的结合。数控技术提供了可编程工业机器的概念，而远程操作员技术为机械臂的概念做出了贡献，以完成有用的工作。年安装了第一台工业机器人，用于从压铸操作中卸下零件。它的发展很大程度上归功于美国人的努力发明家GeorgeC.Devol和约瑟夫·英格伯格（JosephF.Engelberger），商人。Devol发起了可编程机械手的设计，该机械手的设计于年获得了美国专利。Engelberger与Devol合作，促进了工业界对机器人的使用，并建立了第一家机器人技术公司Unimation，Inc.。
工业机器人最广泛接受的定义是由机器人工业协会开发的：
工业机器人是一种可重新编程的多功能机械手，旨在通过可变的编程运动来移动材料，零件，工具或专用设备，以执行各种任务。
机器人技术与机械手的设计以及用于控制它的计算机系统有关。它还涉及机器人的工业应用，下面将对其进行描述。
工业机器人的机械手由一系列的链接和联合组合。链接是连接关节的刚性构件。关节（也称为轴）是机器人的可移动组件，可引起相邻连杆之间的相对运动。如图3所示，用于构造机械手的机械关节有五种主要类型。关节中的两个是线性的，其中相邻链节之间的相对运动是平移的，三个是旋转型的，其中相对运动涉及链节之间的旋转。
机械手可分为两部分：（1）手臂和身体，通常由通过大型链接连接的三个关节组成，并且（2）手腕，由两个或三个紧凑的关节组成。附在手腕上的是用于抓紧工件或工具（例如点焊枪）以执行过程的抓爪。这两个操纵器部分具有不同的功能：手臂和身体用于在机器人的工作空间中移动和定位零件或工具，而腕部用于将零件或工具定向在工作位置。大多数商用机器人的手臂和身体部分都是基于四种配置之一。有时被称为解剖结构的每一个，都提供了不同的工作范围（即，机器人手臂可以到达的空间），并且适合于不同类型的应用。
机器人编程
的必须对控制操纵器的计算机系统进行编程，以教导机器人特定的运动顺序和必须完成的其他动作才能完成其任务。工业机器人有几种编程方式。一种方法称为引导编程。这就要求机械手通过执行给定任务所需的各种动作来驱动，并将这些动作记录到机器人的计算机内存中。这可以通过在操纵序列中物理移动操纵器或通过使用控制盒来驱动操纵器通过序列来完成。
机器人编程的第二种方法涉及使用编程语言，就像计算机编程语言。但是，除了计算机编程语言的许多功能（即数据处理，计算，与其他计算机设备的通信以及决策），机器人语言还包括专门为机器人控制设计的语句。这些功能包括（1）运动控制和（2）输入/输出。运动控制命令用于指导机器人将其机械手移动到空间中的某个定义位置。例如，语句“移动P1”可用于将机器人定向到空间中称为P1的点。输入/输出命令用于控制来自工作单元中的传感器和其他设备的信号的接收，并向该单元中的其他设备启动控制信号。例如，语句“信号3，打开”可用于打开单元中的电机，在该单元中，电机连接到机器人控制器中的输出线3。
自动化和机器人技术的制造应用
自动化技术最重要的应用领域之一是制造。对许多人而言，自动化意味着制造自动化。在本节中，定义了自动化的类型，并描述了制造中使用的自动化系统的示例。
三种自动化类型生产可以区分：（1）固定自动化，（2）可编程自动化和（3）灵活自动化。
固定自动化，也称为“硬自动化”，是指一种自动化的生产设备，在该设备中，加工操作的顺序由设备配置决定。实际上，已编程的命令以凸轮，齿轮，接线和其他硬件的形式包含在机器中，这些不容易从一种产品样式转换为另一种产品样式。这种自动化形式的特点是初期投资高，生产率高。因此，它适用于大批量生产的产品。固定自动化的例子包括在汽车工业中发现的加工传输线，自动组装机和某些化学过程。
可编程自动化是一种用于批量生产产品的自动化形式。产品批量生产的数量从几十个到数千个不等。对于每个新批次，必须对生产设备进行重新编程并进行更改以适应新产品样式。重新编程和转换需要时间才能完成，并且每个新批次都有一段时间的非生产时间，然后进行生产运行。可编程自动化的生产率通常低于固定自动化的生产率，这是因为设备的设计是为了促进产品转换而不是为了产品专业化。数控机床是可编程自动化的一个很好的例子。该程序被编码在计算机存储器中以用于每种不同的产品样式，并且机床由计算机程序控制。工业机器人是另一个例子。
灵活的自动化是可编程自动化的扩展。可编程自动化的缺点是，每一批新产品都要对生产设备进行重新编程和更换，这需要花费时间。这浪费了生产时间，这是昂贵的。在灵活的自动化中，产品种类受到了足够的限制，因此可以非常快速，自动地完成设备的更换。灵活自动化中的设备重新编程是离线完成的；即，无需使用生产设备本身就可以在计算机终端上完成编程。因此，不需要将相同的产品分为几批；相反，可以依次生产不同产品的混合物。
自动化的生产线
自动化生产线由一系列工作站组成，这些工作站通过传输系统连接以在工作站之间移动零件。这是固定自动化的一个示例，因为这些生产线通常是为长时间生产而设置的，也许可以生产数百万个产品单元，并且在两次转换之间可以运行数年。每个工位都设计为执行特定的加工操作，以便零件或产品沿生产线逐步进行构造。原始工作零件进入生产线的一端，穿过每个工作站，最后作为完整的产品出现在另一端。在生产线的正常运行中，每个工位都在加工一个工件，因此许多零件被同时加工，并且在生产线的每个循环中都会生产出成品。自动化进行的各种操作，零件转移和其他活动传输线必须全部正确排序和协调，以使该线有效运行。现代的自动化生产线由可编程逻辑控制器控制，可编程逻辑控制器是专用计算机，可促进与工业设备（例如自动化生产线）的连接，并可以执行操作此类设备所需的各种定时和排序功能。
自动化生产线被用于许多行业，尤其是汽车，用于诸如机械加工和冲压加工。机加工是一种制造过程，其中通过切削或整形工具去除金属，以便剩余的工件为所需的形状。机械和电机组件通常是通过此过程制成的。在许多情况下，需要多次操作才能完全成型零件。如果零件已批量生产，则自动传输线通常是最经济的生产方法。在工作站之间划分了许多单独的操作。传输线的历史可以追溯到年。
冲压加工操作涉及从钣金切割和成型零件。这样的部件的示例包括车身面板，主要设备的外壳（例如，洗衣机和炉灶）和金属家具（例如，书桌和文件柜）。通常，需要一个以上的处理步骤来完成一个复杂的零件。通过将部分完成的零件从一台压力机转移到另一台压力机的处理机构，几台压力机按顺序连接在一起，从而创建了一条自动化的压力机生产线。
是打孔纸带启动的。但是，通常仍然使用打孔的磁带将程序初始输入计算机内存。由于这种数控形式是由计算机实现的，因此称为计算机数控或CNC。数控实现的另一种变化涉及通过电信线路将零件程序从中央计算机发送到工厂中的各个机床，从而完全消除了打孔带的使用。这种形式的数控称为直接数控或DNC。
自从最初用于控制机床以来，已经开发了许多数控应用。其他使用数控的机器包括组件插入机器电子组件，牵伸该制备机工程图纸，坐标测量执行部件的准确检查和火焰切割机和类似的设备的机器。在这些应用中，数字控制一词并非总是明确使用，但其工作原理是相同的：采用编码数字数据来控制工具或工作头相对于某些物体的位置。
为了说明数控的这些替代应用，此处将考虑组件插入机。这种机器用于将电子组件（例如，半导体芯片模块）放置在印刷电路板（PCB）。它基本上是一个x-y定位台，用于使印刷电路板相对于零件插入头移动，然后将各个组件放置在板上的位置。典型的印刷电路板必须在其表面放置数十个单独的组件。在许多情况下，必须将组件的导线插入板上的小孔中，这要求插入机具有很高的精度。控制机器的程序会指示要在板上放置哪些组件及其位置。该信息包含在产品设计数据库中，通常直接从计算机传递到插入机器。
自动化的部件
传统上，组装操作是在单个组装工作站上或在具有多个工作站的组装线上手动进行的。由于高劳动力含量和高昂的体力劳动成本，近年来，人们越来越重视将自动化用于装配工作。如果数量大，产品小且设计简单（例如，自动铅笔，钢笔和点烟器），则可以使用生产线原理使装配操作自动化。对于不满足这些条件的产品，通常需要手动组装。
已经开发了以类似于机加工传输线的方式操作的自动化组装机，不同之处在于在工作站执行组装操作而不是机加工。一台典型的组装机由几个工位组成，每个工位都配备有零件供应和用于将零件传送到组装位置的机构。每个工作站上的工作头执行组件的实际连接。典型的工作头包括自动螺丝刀，铆接机，铆接机，焊接头和其他连接装置。在每个工作站上，将一个新组件添加到部分完成的产品中，从而在产品通过生产线时逐步构建产品。这种组装机器被视为固定自动化的示例，因为它们通常被配置用于大批量生产的特定产品。如上所述，可编程组装机以电子行业中采用的组件插入机为代表。
制造业机器人
如今，大多数机器人都用于制造作业。这些应用程序可以分为三类：
（1）材料处理
（2）加工操作以及
（3）组装和检查。
物料处理应用程序包括物料传输以及机器装卸。材料传输应用所需要的机器人到材料或移动工作部件从一个位置到另一个位置。这些任务中的许多任务都相对简单，需要机器人从一个传送带上拾取零件并将它们放置在另一个传送带上。其他转移操作更为复杂，例如将零件放置在必须由机器人计算的布置中的托盘上。机器的装卸操作利用机器人在生产机器上装卸零件。这要求机器人配备可以抓取零件的抓爪。通常，夹持器必须专门针对特定零件的几何形状进行设计。
在机器人加工操作中，机器人操纵工具以在工件上执行过程。此类应用的示例包括点焊，连续电弧焊和喷涂。汽车车身的点焊是美国工业机器人最普遍的应用之一。机器人将点焊机靠在汽车面板和车架上，以完成基本车身的组装。电弧焊是一个连续的过程，在此过程中，机器人将焊条沿着待焊缝移动。喷雾喷涂涉及在要涂覆的物体表面上操纵喷枪。此类别中的其他操作包括打磨，抛光和铣削，其中旋转的主轴充当机器人的工具。
工业机器人的第三个应用领域是组装和检查。由于在这些操作中常见的体力劳动成本高，预计组装中机器人的使用将增加。由于机器人是可编程的，因此组装工作中的一种策略是分批生产多种产品样式，并在批之间对机器人进行重新编程。另一种策略是在同一装配单元中混合使用不同的产品样式，要求该单元中的每个机器人在到达时识别产品样式，然后为该单元执行适当的任务。
的产品的设计是机器人组装的重要方面。对于人类而言令人满意的组装方法不一定适用于机器人。例如，在手动组装中容易使用螺钉和螺母作为紧固方法，但是对于单臂机器人来说，相同的操作非常困难。使用卡扣配合和其他一步式紧固程序从相同方向添加组件的设计使通过自动化和自动组装方法可以更轻松地完成工作。
检查是工厂操作的另一个领域，机器人的利用率正在不断提高。在典型的检查工作中，机器人会相对于工件定位传感器，并确定该零件是否符合质量规格。
在几乎所有工业机器人应用中，机器人都可以替代人工。由人类执行的工业工作具有某些特征，这些特征将其确定为机器人的潜在应用程序：（1）操作是重复的，每个周期涉及相同的基本工作动作；（2）操作对人类工人是危险的或不舒服的（例如喷漆，点焊，电弧焊以及某些机器的装卸任务）；（3）任务需要笨重且笨拙的工作零件或工具；（4）该操作允许机器人以两班或三班使用。
如上所述，数控是可编程自动化的一种形式，其中，机器由已编码在打孔纸带或替代存储介质上的数字（和其他符号）控制。数控的最初应用是在机床行业中，用于控制切削刀具相对于被加工工件的位置。NC零件程序代表特定零件的加工指令集。程序中的编码数字指定x-y-z在直角坐标轴系统中的坐标，定义了刀具相对于工件的各种位置。通过在程序中对这些位置进行排序，可以指导机床完成零件的加工。一个位置反馈控制系统用于大多数NC机器中，以验证编码指令已正确执行。
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