你每天都能看到机械臂变换工作。这些机器帮助人们更快、更安全地工作。在工厂里，机械臂可以出色地组装汽车和电子设备。医院用它们来包装药品和搬运物品。食品公司使用机械臂来包装和搬运产品。以下是不同行业使用机械臂的方式：
行业 | 机械臂的使用 | 对采用率的影响 |
|---|---|---|
电子 | 组装、检验、包装 | 更多的设备意味着使用更多的机械臂。 |
金属和机械 | 焊接、切割、材料处理 | 金属产品越多，使用的机器人就越多。 |
制药 | 包装、检验、物料处理 | 需要更多的药物意味着使用更多的机器人。 |
食品和饮料 | 包装、码垛、物料搬运 | 加工食品越多，使用的机器人就越多。 |
工作场所的机械臂
生产力提升
使用机械臂 现在许多工厂都在使用机器人。它们可以帮助人们更快地完成工作，减少错误。你可以通过重新编程来改变机械臂的功能。这意味着你可以快速切换生产线上的作业。机械臂可以昼夜不停地工作。这有助于工厂持续生产产品。你可以在更短的时间内生产出更多产品。
机械臂可以避免人为错误并保持工作稳定。
它们可以适应新的变化，让您保持正轨。
由于机械臂非常精确，因此破损产品和浪费会减少。
以下是一些企业使用机械臂后的真实案例：
关于我们 | 行业 | 成果 |
|---|---|---|
塑料技术公司 | 包装 | 产品产量增加 30% |
汽车配件塑料 | 汽車 | 工作周期加快 25% |
MedPlast 解决方案 | 医疗器械制造 | 生产效率提高40% |
提示：如果您想制造更多产品，机械臂可以帮助您更快地实现目标。
安全改进
机械臂使工作更安全你不用再做危险的工作了。机器人可以做焊接或处理化学品等高风险的工作。使用机械臂可以减少事故和伤害。
美国和德国的一项研究表明，机器人数量越多，工伤事故就越少。每1.34名工人配备1000台机器人，就能减少约1.2名工人的工伤事故。
工厂使用机械臂后，每 1.75 名工人受伤的人数减少了 100 人。
由于受伤人数减少，公司每年可节省 1.69 亿美元。
机器人让您远离危险并帮助您保持安全。
许多行业在采用机械臂执行高难度作业后，事故发生率有所下降。采矿业和工业工厂的事故率如今也更低，因为机器人承担了这些危险的工作。您可以信赖机械臂，它能保障您的工作场所安全。
改变工作角色
当机械臂进入你的工作场所时，你的工作可能会发生变化。管理人员可能会减少，因为机器人不会犯错，也不需要太多的关注。与此同时，低技能和高技能工人的工作机会也会增多。中等技能的工作现在不那么常见了。
证据类型 | 发现 |
|---|---|
管理就业 | 由于机器人犯的错误更少，因此需要的管理人员更少。 |
非管理性就业 | 为低技能和高技能工人提供更多就业机会。 |
技能要求 | 中等技能工作减少，需要新技能。 |
决策权 | 公司决策方式的改变。 |
你需要掌握新的技能才能操作机械臂。雇主需要懂计算机科学、自动化和数据分析的人才。许多工厂都需要具备这些技能的工人。事实上，83%的制造商难以找到熟练的工人，45%的制造商因为找不到合适的人才而错失良机。目前，美国工厂有800,000万个空缺职位。
机械臂如何工作
结构和组件
机械臂看起来就像复制了你的手臂。底座像肩膀一样支撑着手臂的稳定。关节让手臂可以弯曲和转动，就像肘部和手腕一样。末端执行器就像你的手一样工作，它可以抓取和移动物体。控制器就像你的大脑一样指挥手臂做什么。
下表显示了主要部件及其作用：
元件 | 功能 |
|---|---|
基值 | 为手臂提供坚固的基础并让其转动。 |
ARM | 主体部分带有关节，可以活动。 |
腕 | 让手臂以多种方式弯曲和转动。 |
末端执行器 | 末端的工具就像一只手，可以完成工作。 |
控制器 | 机器人的大脑，发出移动和工作的指令。 |
你可以把机械臂比作你自己的手臂。底座就像你的肩膀，提供支撑。关节就像你的肘部和手腕，帮助手臂弯曲和扭转。末端执行器就像你的手，用来抓取和移动物体。
元件 | 机械臂描述 | 人体手臂描述 |
|---|---|---|
基值 | 基础支撑着手臂的重量和它所举起的东西。 | 提供支撑并保持手臂稳定。 |
接头 | 大多数使用转动关节，有些使用滑动关节进行直线运动。 | 肩关节和肘关节让你的手臂可以以多种方式运动。 |
末端执行器 | 最后用于完成任务的工具。 | 手，可以抓取并做很多工作。 |
运动与控制
机械臂由特殊系统和传感器控制。控制器向关节中的电机发送信号。这些电机驱动机械臂、腕部和末端执行器。传感器帮助机器人了解其位置和推力。运动传感器追踪机械臂的运动方式。压力传感器检查机械臂的推力。力传感器测量机械臂的强度。
以下是机械臂工作的步骤：
编程：你告诉机器人做什么。
控制：控制器读取您的程序并发送信号。
运动：电机根据信号移动手臂。
反馈和调整：传感器帮助机器人保持准确性。
末端执行器动作：末端执行器执行诸如拾起某物之类的工作。
现代机械臂采用先进的控制系统。这些系统帮助机械臂平稳安全地移动。运动控制引导机械臂的路径。力控制帮助机械臂以适当的力度推或拉。混合运动-力控制帮助机械臂书写或按压物体。阻抗控制使机械臂如同装有弹簧或重物一样，因此对人体更安全。
控制系统类型 | 描述 |
|---|---|
运动控制 | 指导机器人手臂如何移动。 |
力控制 | 使手臂以适当的力量推或拉。 |
混合运动-力控制 | 同时移动和推动，就像在板上写字一样。 |
阻抗控制 | 使手臂像装有弹簧或重物一样，以确保安全。 |
传感器使机器人更加智能。触觉传感器帮助机器人感知物体。这对于精细工作至关重要。视觉系统使用摄像头和激光来观察和检查物体。
运动学是机械臂工作原理的重要组成部分。运动学可以帮助你了解机械臂和末端执行器的位置。正向运动学通过关节角度确定位置。逆向运动学则设定特定位置的关节角度。这有助于机器人平稳移动并精准拾取物品。
运动类型 | 描述 |
|---|---|
正向运动学 | 根据手臂的关节角度找到末端执行器的位置。 |
逆运动学 | 确定某个位置所需的关节角度。 |
运动学有助于手臂和末端执行器平稳移动。
您可以获得拾取和放下物品的准确位置。
机械臂的类型
工厂和实验室里有很多类型的机械臂。每种类型都适用于不同的工作。
机器人类型 | 特征： | 应用 |
|---|---|---|
斯卡拉 | 有三个轴，可以快速左右移动。 | 用于装配、堆放和医疗工作。 |
铰接式 | 看起来像人的手臂，有很多关节，通常有四个或六个。 | 用于组装、焊接、搬运、包装。 |
笛卡尔 | 沿三个轴直线移动，可承受重载。 | 用于机器、3D 打印和组装。 |
协作（COBOTS） | 与人合作，团队合作安全。 | 用于工厂工作和手术。 |
SCARA机器人可以快速左右移动。它们非常适合装配和医疗工作。
关节机器人的外观和动作都与人类的手臂相似。你可以在工厂里看到它们用于焊接和包装。
笛卡尔机器人沿着三条直线移动。它们可以举起重物，也可以进行像 3D 打印这样的精细工作。
协作机器人（COBOTS）与人类协同工作。它们适用于安全和团队合作至关重要的领域。
关节臂是工厂中最常见的机械臂。它们关节众多，因此可以以多种方式移动。六轴关节臂非常灵活，非常适合焊接、搬运和拾取物品。其设计模仿了人类手臂，因此适用于多种工作。
如果你想了解更多关于机械臂的知识，不妨看看每种机械臂的运动方式和它们的具体功能。你会发现，机械臂的工作方式取决于其类型和功能。
行业用途
制造业生产环境
使用机械臂 在制造业中，机械臂的应用非常广泛。它们帮助焊接汽车车架和组装电子设备。这些机器还能搬运重物。机械臂工作迅速，不会疲劳。它们焊接牢固，组装精度也很高。
在汽车和飞机工厂，机械臂负责焊接。这使得焊缝牢固而精确。
您可以使用它们来搬运重物并反复做同样的工作。
拾放机器人帮助机器装卸货物，还能对零件进行分类和整理。
这些机器运转速度很快，并且每次的质量都保持一致。
机械臂能帮你更好更快地工作。它们能做简单的工作，让你可以做更难的工作。它们还能承担危险的工作，让你的工作更安全。
医疗行业
机械臂改变了医生的手术方式。你可以在手术室里看到它们帮助医生进行高难度的手术。这些系统帮助医生更加谨慎地进行手术，并更好地掌控手术。
机器人手术意味着患者的问题更少，手术结果更好。
医生使用机械臂来完成诸如处理血管和淋巴结等艰苦的工作。
优质的 3D 图像可以帮助医生看得更清楚、工作更安全。
研究表明，机械臂可以减少并发症发生，帮助患者更快出院。例如，在脊柱手术中使用AI机械臂，并发症发生率从12.2%降至6.1%。患者康复速度更快，住院时间也缩短。
安全与防御
机械臂有助于保障危险工作中的人员安全。拆弹机器人使用机械臂从远处处理炸弹。
特性 | 描述 |
|---|---|
灵巧 | 几乎像人类的手臂，但更强壮 |
Functionality | 可以轻松控制抓取和移动物体 |
应用领域 | 用于炸弹工作和处理危险材料 |
这些机器人使用水射流来确保炸弹的安全。你可以远程操控它们，这样你就不会处于危险之中。它们可以剪断电线，绕过障碍物。在军队和工厂里，机械臂可以清除地雷、搬运有毒物质，并监视危险区域。
协作机器人
协作机器人，又称 cobot与人类并肩工作。在工厂、实验室和医院，你都能看到协作机器人的身影。协作机器人可以完成枯燥或危险的工作，让你能够从事更安全、更具创造性的工作。
协作机器人改变了您与机器合作的方式并使您的工作更加安全。
它们可以降低风险并让您完成更艰巨的工作。
协作机器人可以在新的地方工作并帮助您完成更多工作。
使用协作机器人，您的工作更安全，效率更高。这些机器人可以帮助您，让您在许多工作中更轻松地实现目标。
优势与挑战
优点
机械臂能为您的工作带来诸多益处。这些机器日夜不停地工作，无需休息。您可以信赖它们持续生产产品。机械臂能够快速细致地完成繁琐的作业。您可以在更短的时间内生产出更多产品。
机械臂持续工作，因此生产不会停止。
它们非常精确，甚至精确到微小的量。
即使经过多次尝试，每次您都会获得相同的质量。
当您需要制造更多时，您可以添加更多机械臂。
机器人不会疲劳，所以工作进展更快。
特殊的力量控制有助于完成轻柔的工作。
机械臂也能帮助你 省钱并更好地工作。这些机器如何帮助您的业务：
贡献类型 | 描述 |
|---|---|
降低劳动力成本 | 机器人做着无聊的工作，因此你雇佣工人的工资就更低了。 |
最大限度减少浪费 | 机器人犯的错误更少，并且节省材料。 |
能源效率 | 新型机器人消耗的能源更少，因此费用也下降了。 |
预测性维护 | 智能机器人能够提前发现问题，因此维修成本更低。 |
24/7操作 | 机器人一直在工作，所以你可以制造更多的东西。 |
精确度和准确度 | 机器人犯的错误更少，生产出的产品更好。 |
速度与生产力 | 机器人让您的生产线移动得更快。 |
与人工智能和物联网的集成 | 智能机器人利用数据来保持事物良好运转。 |
挑战
在工作中使用机械臂时，你可能会遇到一些问题。有时，你需要将旧系统更换为新机器人。工人必须学习如何使用和修理这些机器。旧机器可能无法与新的机械臂配合使用，这会降低生产速度。
您可能需要改变您的工作方式以适应机器人。
培训你的团队需要时间和精力。
一些旧机器与新机器人连接不太好。
您必须遵守安全规则和法律。
改变团队的工作方式也很重要。许多公司在使用机器人后发现员工的幸福感有所提升，但也有一些员工感到掌控力下降。在机器人密集的工作场所，员工的自由度可能会降低 7.5%。您可以通过人机协同工作、明确人类工作职责以及教授新技能来提供帮助。
未来趋势
AI集成
人工智能正在改变机械臂的工作方式。人工智能帮助机器人从周围的环境中学习。机器人可以自主做出明智的选择，可以切换工作并进行自我训练。机器人还可以帮助医院的医生。查看下表，了解人工智能如何帮助机械臂：
人工智能在机械臂中的作用 | 描述 |
|---|---|
智能与自主 | 人工智能让机器人能够从环境中学习并快速做出艰难的选择。 |
精准决策 | 人工智能帮助机器人利用信息非常谨慎地完成任务。 |
预测性维护 | 机器人检查其工作方式并能在问题发生之前发现问题。 |
自我训练 | 机器人可以通过人工智能进行自我学习，因此人们不需要对它们进行太多编程。 |
角色转换 | 人工智能让机器人可以改变工作，比如采摘农作物或建造东西。 |
医疗保健援助 | AI机器人可以辅助手术、发现疾病、照顾好老年人。 |
软机器人
软体机器人技术为机械臂的制造带来了新的思路。这些机械臂灵活轻便，可以弯曲和伸展。它们可以向多个方向移动，比僵硬的机器人更容易抓取物体。有些机械臂采用类似折纸的形状，以便伸得更远。它们可以安全地与人类合作，即使是坐轮椅的人。特殊材料和智能计算机程序帮助这些机器人在不同的地方执行轻柔的工作。
边缘计算
边缘计算助力机械臂快速反应。机器人利用实时数据快速做出选择，并在工作地点处理信息。机器人无需等待云服务器。这意味着更少的等待时间和更高的安全性。即使互联网中断，机械臂也能继续工作。
减少等待时间，让机器人能够更快地做出选择。
由于机器人不需要网络，因此更加可靠。
通过在机器人附近处理数据来保证数据的安全。
模块化设计
模块化设计让您可以轻松更换机械臂。您可以更换零件和工具以适应新的工作。当您需要执行不同的任务时，这可以节省时间和金钱。在工厂中，您可以使用新的末端执行器进行焊接或建造。医院使用模块化工具完成许多医疗工作。自动驾驶汽车添加了新的传感器和功能，以提高工作效率。
制造机器人：带有可更换末端执行器的模块化手臂可帮助工厂快速切换工作并提高工作效率。
医疗机器人：模块化设计让医院可以使用不同的工具来完成许多工作，帮助患者并节省资金。
自动驾驶汽车：模块化平台让汽车可以添加新的传感器和零件，从而使其在许多方面运行得更好。
模块化机械臂可帮助您跟上变化并轻松升级。
机械臂让工作变得更快、更安全、更精准。这些机器能帮助你完成任务，让你远离危险。你面临着新的挑战，比如学习新技能和运用科技。展望未来，机械臂将不断学习和成长，在更多地方与你合作。
到 22 年，机械臂市场规模可能达到 2028 亿美元以上，并在医疗保健、电子和农业领域创造新的就业机会。
随着成本下降，你将会在小型企业和学校看到机械臂。
想想未来几年机械臂将如何改变你的工作或行业。