工业机器人已逐渐成为推动各行各业转型升级的重要力量。它们以高效、精准、稳定的特性，在产品制造过程中发挥着举足轻重的作用。目前，工业机器人已在诸如上下料、码垛、分拣、装配、焊接、喷涂、检测等场景中被广泛应用，涵盖了汽车制造、电子、物流、食品、医药以及农产品加工等多个行业，极大地提升了生产效率和产品质量。
表1 工业机器人应用场景归纳
上下料场景
基于工业机器人灵活精准的特点，其可以快速、准确地完成物料的抓取、搬运和放置，在上下料场景中被频繁应用，降低人工操作中的疲劳度和出错率，减少人工成本和劳动强度，同时提高生产过程的一致性和自动化水平，确保生产线平稳运行并提升整体制造效率。
在汽车制造业，工业机器人分工明确，四轴机器人负责重量大，运动轨迹简单的部件搬运，如底盘、整车车架等。六轴机器人负责重量轻，运动轨迹复杂的部件搬运，如侧面车身结构件、车窗等。工业机器人的精确操控能力使得汽车部件的搬运工作更加流畅，提升了汽车部件的整体流转效率。这种精细化的分工合作，不仅优化了生产流程，也进一步提高了汽车制造的自动化水平和生产效能。
图1 汽车制造中的上下料作业（来源于广汽传祺官方公众号）
在电子高科技行业，电子元器件的制造要求严苛，环境复杂，产线充斥化学危险品与高温设备，对工艺控制和安全管理提出了极高的要求。通过采用柱面坐标机器人、球面坐标机器人以及六轴机器人进行热敏电阻托盘上下料，不仅能够避免被高温烫伤的风险，还可精确抓取物料，快速翻转与产线对接，提升整体产能同时保证了企业的生产安全；在PCB板上下料作业中，六轴机器人能在不增加整线占地面积的情况下，将该场景的上下料效率提升3倍以上；在电脑后壳上下料中，六轴机器人可以更好地执行复杂的运动路径，在狭小的空间内应用自如，完成多工位、多环节、多品种的链接和切换，生产效率和良品率得到大幅提高；在手机屏幕激光切割上下料中，由于激光切割机对放料的精度要求在0.1mm左右，因此通过六轴机器人+视觉相机来实现手机屏幕激光切割上下料是保证产品良率的优良解决方案之一。
图2 电子行业中的上下料作业（来源于大族机器人官网）
在食品和医药行业，主要应用柱面坐标机器人、球面坐标机器人、直角坐标机器人和六轴机器人执行包装盒/试剂盒的上下料，替代人工作业。工业机器人的应用使包装过程实现了无人接触，有效避免了产品污染，如出现汗渍、头发等杂质，有助于企业满足相关行业的生产卫生标准，实现规范化生产流程。
图3 食品和医药行业中的上下料作业（来源于大族机器人官网）
此外，工业机器人还被广泛地应用于机械加工领域，与各种智能装备协同工作，提升机械加工的效率，并确保安全生产。例如，球面坐标机器人被用于从铸造机中取出热压铸金属件，这减少了工人暴露于危险环境的风险。六轴机器人在刀具打磨上下料的过程中，可根据刀具的形状和尺寸，精确调整打磨角度和力度，确保刀具打磨质量；在数控机床上下料过程中，可根据工件大小，及时调整运动轨迹，实现工件的快速、精确定位；在折弯机上下料过程中，可根据折弯工艺要求，精确调整板材的位置和角度，确保折弯质量；在数控加工中心上下料过程中，承担着工件定位、换刀等任务，实现了数控加工中心的连续、高效运行。
图4 机械加工领域中的上下料作业（来源于大族机器人官网）
检测场景
在检测场景中，工业机器人能够提供稳定而精确的检测操作，确保检测过程的可靠性。此外，机器人可以执行重复性高且劳动强度大的检测任务，不仅提高了检测效率，还降低了人工成本和操作风险，尤其在需要高精度、高速度以及恶劣环境下作业的情况下，工业机器人的优势更加明显。
在汽车制造业，直角坐标机器人和六轴机器人被用于多种检测任务，包括但不限于车身部件的几何检测、结构检测、表面缺陷检查（如划痕、凹陷）、焊接质量检测、装配完整性验证以及动态性能测试等。利用先进的传感技术、自适应光学测量系统和机器视觉系统，工业机器人能够高效准确地完成非接触式的测量与检测工作，从而确保整车及部件的质量符合行业的高标准要求，大大提升了汽车制造过程的自动化水平和最终产品的市场竞争力。
图5 汽车制造中的检测作业（来源于珞石机器人官方公众号、大族机器人官网）
此外，协作机器人也常常被应用在工业检测场景中。例如，在汽车大灯系统检测时，两台七轴协作机器人负责执行人机工程学中最具挑战性的前雾灯精细调整任务，而常规大灯的调校工作则由工人来完成；在齿轮检测环节，以往工人们需要单独举起笨重的前桥齿轮箱锥齿轮来进行检测，而现在，七轴协作机器人的引入使得工作人员得到了有效的辅助，共同轻松地完成前桥齿轮箱的检测任务。
在电子高科技行业，协作机器人和六轴机器人被应用于多种检测任务，包括模具气密性检测、电子配件的精确筛选、低压断路器的功能测试以及手机各项功能的全面检测等。协作机器人和六轴机器人能够快速而准确地将电子部件定位到待检位置，利用传感技术、机器视觉系统与检测设备交互，根据检测结果进行下一步操作，大幅提升了电子部件的检测效率。
图6 电子行业中的检测作业（来源于大族机器人官网）装配场景
工业机器人在装配场景中能够提供高精度操作，适合执行重复、精细的装配作业，其高度灵活和可编程的特性，使得机器人能够轻松适应不同产品装配线的需求变化，从而提高生产效率和产品质量，降低成本并确保作业安全性。
在汽车制造业，工业机器人被用来装配各种汽车零部件。以车轮装配为例，平放在流水线上的车轮需要通过五到六个方向上的独立运动，才能确保装配面与轮轴轴线垂直，车轮中心与轮轴轴线共线。六轴机器人通过其六个关节的协同运动，将车轮平稳地从起始位置移动到目标位置，同时，在移动过程中调整车轮姿态，确保车轮能够精准安装在轮轴上。在六轴机器人的协同作业下，四个重量介于25至45公斤的车轮能在不超过10秒内迅速完成安装，显著提升了装配效率。工业机器人的装配能力可以应用于汽车总装各个环节，从零部件的精确安装到复杂组件的整合，如排气管螺栓拧紧、钣金件紧固、内饰件卡扣安装等，都能高效、准确地完成任务。
车轮装配
图7 汽车制造中的装配作业（来源于珞石机器人官方公众号、大族机器人官网、广汽传祺官方公众号）
此外，在电子高科技行业，工业机器人以其快速响应能力和高重复定位精度，被广泛应用于组装小型电子元件，如电路板、手机或电脑内部的精细组件，确保了组装的高效性和准确性。在航空航天领域，直角坐标机器人、六轴机器人以其高精度和灵活性，能够实现精密部件的精确定位与安装，有效满足复杂结构组装的严格要求，显著降低人为误差。在卫星组装过程中，直角坐标机器人、六轴机器人以及协作机器人确保了各组件之间的精确连接，这对于保障卫星在极端太空环境中的稳定运行具有至关重要的意义。在医药行业，直角坐标机器人、六轴机器人以及协作机器人凭借其精确的操作能力，被广泛应用于组装试管、试剂盒、注射器等一次性医疗耗材，有效减少了人工操作带来的污染风险，显著提升了产品质量。此外，直角坐标机器人、六轴机器人以及协作机器人还可执行对清洁度和精确性要求极高的医疗器械的装配作业，如人工关节、心脏起搏器以及精密手术工具等，确保了医疗器械的精准度和可靠性。
此外，协作机器人经常出现在装配场景中。以智能手机组装为例，它们可以在保证工人安全的前提下，快速而稳定地将微型螺丝安装到手机的外壳上，确保每个螺丝都能达到预定的扭矩标准；在工人组装屏幕时提供精确的定位支持，保证屏幕与机身框架的完美贴合，避免因装配不当导致的屏幕损坏或触控问题。
图8 不同领域中的装配作业（来源于ABB、KUKA、大族机器人官网）
喷涂场景
工业机器人在喷涂作业中能够根据规划的工作路径精确地控制喷涂量，涂层均匀且一致，从而有效提高涂料和粘黏剂的利用率，减少浪费和污染，同时确保高质量的表面处理和粘黏效果。此外，机器人还可以在人工难以触及的区域作业，并能够长时间稳定工作，降低对工人健康的潜在危害。
图9 六轴机器人喷涂演示（来源于Yaskawa官网）在汽车制造业，六轴和七轴机器人以及协作机器人被用来做车体喷涂、轮毂吊挂线喷涂、钣金喷涂、配件涂胶、车灯涂胶、玻璃涂胶、发动机前盖及后齿轮室涂胶等，覆盖汽车小部件到车体的全部喷涂应用，提高汽车整体喷涂效率的同时保证了漆面的质量和涂胶处的密封性。
图10 汽车制造中的喷涂作业（来源于ABB、珞石机器人官方公众号、大族机器人官网）
在电子高科技行业，直角坐标机器人和六轴机器人以及协作机器人发挥着至关重要的作用，尤其是在显示器面板的涂胶工艺方面，能够适应各种复杂显示屏设计的涂胶需求。机器人的应用不仅确保了涂胶的均匀性，而且还显著降低了生产过程中的不良品率。
图11 显示器面板涂胶（来源于大族机器人官网）在医药行业，协作机器人和六轴机器人主要承担医疗器械覆盖件的精细喷涂任务。它们能够根据不同医疗器械的类型和特性，自适应地调整喷涂路径，确保涂层均匀一致，从而提升产品质量。此外，六轴机器人和协作机器人的灵活性极大提高了生产线在换型时的效率，使得生产流程更加灵活和高效。
在服装纺织行业的现代化生产流程中，六轴机器人和协作机器人已成为不可或缺的技术力量。它们被广泛应用于鞋模喷涂、牛仔裤涂饰等关键工艺环节，极大地提升了企业的生产灵活性。这些机器人凭借其精确的运动控制和适应能力，能够轻松应对小批量、多品种的服装生产需求。
图12 服装纺织行业中的喷涂作业（来源于大族机器人官网）此外，在机械加工领域，喷涂工艺是关键的后处理步骤，它直接影响到产品的耐腐蚀性能和使用寿命。工业机器人在这一领域主要用于金属件的釉面施涂、工件边缘的防腐涂胶以及五金产品的流水线喷涂等作业。尤其是直角坐标机器人和六轴机器人，凭借其精确的运动控制能力，能够确保涂层均匀、减少材料浪费，并提高生产效率和产品质量。
图13 机械加工领域中的喷涂作业（来源于大族机器人官网）焊接场景
在焊接场景中，工业机器人可以提供高精度和一致性的焊接作业，这对于确保焊接质量和产品的可靠性至关重要。相较于手工焊接，机器人焊接显著降低了缺陷率，提高了生产效率，并能在恶劣环境下持续作业，此外，它还有助于降低人工成本，并提升工作场所的安全性。
在汽车制造业，点焊机器人和弧焊机器人通常采用六轴和七轴机器人。一方面是由于在白车身焊接过程中焊接路径由车身形状决定，焊枪运动轨迹复杂多变。另一方面，机器人要按需调整焊枪姿态，保证焊枪能够从多个角度接近焊点，以避开车身已有结构的限制。因此，六轴和七轴机器人的灵巧性能够满足以上灵活、可达的要求。
图14 车架点焊（来源于现代机器人官网）在电子高科技行业，六轴机器人、SCARA机器人以及协作机器人被用于焊接小型电子元件，如PCB板锡焊、电子元器件针脚锡焊、继电器焊接等，确保焊接牢固且不影响电路性能，大幅提高了电子产品合格率和焊接效率。
协作机器人在电子组件的焊接过程中能够与工人紧密配合，在焊接小巧的芯片、电容或电阻时，能够以恒定的压力和速度进行作业，避免了因人为操作不当导致的焊锡过多或过少，以及焊点桥接等常见问题。同时，一名操作员还可以同时管理多个协作机器人，使产量翻倍。
图15 电子行业中的焊接作业（来源于大族机器人官网）在工程机械行业，六轴机器人可以对各种金属件进行激光焊接，焊接中能够适应各种焊接位置和角度，进行点焊、拼焊、角焊、包角焊、落接焊、叠焊等，并确保焊接强度和表面光滑度。如金属壳体焊接、船体钢板焊接、挖掘机的底盘和臂架焊接等。
图16 工程机械行业中的焊接作业（来源于大族机器人官网）分拣场景
工业机器人通过配备先进的传感器和机器视觉系统，可以实现高速、准确的物品识别与分类，大幅度提高分拣效率和准确性，同时减少错误率和人力成本，确保生产线、供应链的高效运转。
在食品包装行业，Delta机器人、五杆机器人与SCARA机器人能够将流水线上无规则摆放的产品有序且定量地分拣至包装箱，确保包装的准确性；在医药行业，Delta机器人、五杆机器人与SCARA机器人和六轴机器人协同作业，精确分拣各种药品，保障了处理过程的安全性和合规性；物流行业利用六轴机器人识别快递条形码，实现高效准确的分拣，显著降低了错误率和人力成本；在橡胶制品生产行业，六轴机器人负责将无序的橡胶制品分拣归类，提高了生产流程的自动化程度和产品摆放的准确性；而在机械加工领域，直角坐标机器人则负责将切割好的钢板按尺寸分拣并分区控制，为后续加工操作做好准备。
图17 不同行业中的分拣作业（来源于工业机器人网、Yaskawa官网、显扬科技）
码垛场景
在码垛场景中，工业机器人能够高效、准确地执行重复性的重物搬运和堆叠任务，不仅显著提高了仓库和生产线的工作效率，减少了人力需求，还降低了因人工搬运造成的工伤风险，同时确保了货物堆放的稳固性和仓库空间的有效利用。
目前，工业机器人在码垛作业中已得到广泛应用，特别是那些包装的尺寸规格、材料、标识与标签等标准化程度较高的行业。这些行业的产品通常采用箱体、袋体包装，更便于运输、码垛和仓储。比如，食品、药品、日化用品、电子、农产品加工、物流等行业均已广泛应用不同类型的工业机器人进行装箱和码垛作业。四轴机器人常用于简单、重载、高速的码垛任务，如食品行业对于包装袋、包装盒及包装箱的码垛。相对地，六轴机器人则更适合处理复杂、轻载、多维空间内的码垛任务。
图18 不同行业中的码垛作业（来源于库卡机器人、大族机器人官网）
此外，由 “工业机器人+”衍生的特定应用也一直在不断涌现，进一步扩展了工业机器人的应用场景。例如，“工业机器人+力觉传感器” 不仅实现了高精度的打磨作业，还大幅提升了加工质量与效率。“工业机器人+AGV（或AMR）”能够灵活地在多个工位间进行上下料操作或检测任务，极大地增强了工业机器人的移动性和适应性。特别值得一提的是，“工业机器人+机器视觉”不仅解决了无序抓取和精确拣选的难题，而且在工业安全领域也发挥了重要作用。通过机器视觉系统，工业机器人能够实时监测地面情况，一旦有人进入作业区，可以立即停止作业，保障人员安全。
工业机器人的应用场景远不止于此。随着技术革新的步伐加快，尤其是具身智能、人形机器人等前沿技术的突破，工业机器人的学习能力、自适应能力及协同作业能力将得到显著提升。这一发展趋势预示着，工业机器人的应用场景将不断拓展，催生出多样化的新兴应用领域。在此基础上，人机协作模式将得到全面刷新，进而推动人类社会迈向一个更加先进的智能自动化新时代。
