在以往，工業機器人是作為一種多自由度的機器裝置，主要在工業領域執行作業任務，其既能接受人類操作員的指揮，也能按照事先編排的程序運行。而數控機床是數字控制機床的簡稱，是柔性的、高效能的自動化機床，擁有程序控制系統，是典型的機電一體化產品，可解決精密、復雜、多品種、小批量的零件加工問題。

在原先，機床就是機床，機器人就是機器人。

只有機床能生產高端零件，因為機床就是精確、可靠和高效率的代表，但因為它們很昂貴，所以理想的狀態是每天用它們的主軸制造盡可能多的零件。而機器人往往只是輔助上下料的工具。

但機器人行業從業者們正在不斷研究機器人在機械加工中的優勢，比便于擴大機器人的應用領域，從而進一步增加市場占有率。例如研究人員正在研究如何利用軟硬件克服使用機器人進行加工應用的傳統限制，而應用領域的拓展也正不斷證明著他們的成果。

在原先，因為諸如切割，焊接，研磨，去毛刺，銑削和拋光之類的加工功能受到精度影響很大，因此在機器人應用中所占的比例相對較低。IFR數據顯示，在2018年，焊接和釬焊，分配和處理（切割，磨削，去毛刺，銑削和拋光）僅占工業機器人總應用的25％。

但隨著越來越多的城市和地區開始推進“機器換人”這一現狀正得到改變。在2019年，很多工廠都開始使用工業機器人直接進行生產加工，也逐漸開始與數控機床融合甚至替代數控機床，機器人能獨自完成包括焊接、打磨、拋光、上下料、去毛刺、切割、折彎、沖壓等方面的任務，這可能即將顛覆機器人與機床的傳統應用領域。

為什么機器人被開始企業選擇用于更廣泛的加工？這有多方面的原因。

價格很關鍵

對于企業來說，價格無疑很關鍵。

在直接購買價格上：工業機器人與數控機床相比，價格較低。一般而言一臺工業機器人在幾萬元到十幾萬元之間，數控機床則要十幾萬元甚至幾百萬元。機器人與傳統機床的價格在功能上的趨同使得兩者競爭越來越激烈，而機器人在市場價格上無疑具有更大的優勢，同時機器人價格仍然在不斷下滑。

更靈活的空間性

在運動形式上機器人也更加靈活：數控機床一般為直角坐標，無關節而工業機器人按照手臂的運動形態可分為直角坐標、圓柱坐標、球坐標型和關節型四種，直角坐標型機器人的手臂能在三個直角坐標進行移動，而圓柱坐標型機器人的手臂可以做出升降、伸縮、回轉動作；球坐標型機器人的手臂可以俯仰、回轉和伸縮；關節型機器人的手臂擁有多個轉動關節。這使得機器人能在更多場景下有靈活的表現。

也因此，在技術指標上，數控機床會強調定位精度、輪廓加工能力、加工精度等技術指標，而工業機器人則更強調作業空間、承載能力、動作靈活性、感知能力等技術指標，因此數控機床安裝后一般都在固定的位置作業，工作范圍相對有限，而工業機器人尤其是復合機器人，確是可以移動的，不用始終在固定位置，因此作業空間和范圍更加開放，這種高靈活性對于很多企業有了吸引力。

這就使得對于某些加工應用，機器人也提供了優于機床的優勢，特別是那些需要更廣泛應用位置的場景。例如對飛機風力渦輪機等大型零件進行去毛刺或拋光，因為柔性化要求更高，這些大表面的拋光在通常是手動進行的，但由于生產工人長期反復工作容易產生肌肉勞損等問題，制造商可能會為此要花費大量的時間和金錢。而對于這些簡單的工藝流程來說，機器人就是一種非常棒的替代方案，因為它們可以安裝在移動平臺上以擴展覆蓋范圍，并且他們多臺加起來也比要求高覆蓋范圍以及強應用程序的機床價格便宜得多。

精度的考量

在某些并不需要機床很高的精度的領域和應用中，機器人也已經開始逐漸占據優勢。

例如，在家具制造或塑料中，以及在銑削和鉆孔等應用中，相對于機床提供的微米級精度，項目只需要高達毫米級的精度就足夠了，這些項目反倒對于最大加工空間上提出了要求。工業機器人的工作空間范圍很大，還可以通過外軸增加工作空間，但多數數控機床的加工空間有限，加工出的工件體積相對較小，因為體積很大的工件，基本上無法用數控機床加工。

雖然機床剛性在諸如切削等要求非常高精度的加工應用中至關重要，但是，在諸如拋光之類的應用中，機器人提供的更高柔韌性，即較適中的剛性和柔性，是一個很大優勢，因為它可以在例如使用復合機器人船體打磨等場景下，避免過于堅硬使略微不平坦的表面上產生劃痕。

適用于預生產加工任務的機器人也正在逐漸替換機床加工。許多預生產過程（例如在切割前從大型金屬板上除銹）就非常適合機器人應用，這些任務中的許多當前往往都是手動執行的，并且對于通過機床進行自動化來說價格太昂貴了。而對于以前手動執行的許多應用程序，采取機器人應用程序的成本僅為機床的一半。

易于編程，易于上手

機器人更易于編程，并且可用于廣泛的應用程序，這為機器人的更大規模應用打開了枷鎖。

在組成部分，因為兩者都有了輸入裝置、控制面板、伺服器、執行系統等基礎部件，操作員往往都可以通過控制面板對其直接進行手動設置、程序輸入、編輯等操作，在軟件方面以及在某些操作和編程上，工業機器人和數控機床都擁有相同的方法和指令格式，用戶可以通過對比學習的方式直接進行了解和掌握，這為工廠主的選擇替換提供了良好的基礎。

基于此，在程序運行上，二者也都能按照事先設定好的程序運行，依靠自身動力及控制能力完成任務，工業機器人和數控機床都能夠完成復雜的加工任務。在以往，工業機器人與數控機床的不同點主要在于，在功能用途上，數控機床被普遍認為是一種直接的生產設備，是制造機器的機器；而工業機器人主要代替或者協助人工完成重復、單調、繁重、高危的工作，是一種生產輔助性設備，但這一觀念逐漸開始被機器人的靈活性顛覆，拖動示教等極具靈活性的編程方式成為一個個殺手級應用。

因為在許多情況下，人們發現，只需通過拖動示教引導機器人手臂進行運動即可編程，這使得編程更加簡單，機器人可以快速重新編程并應用于新任務，為制造商提供了高度的產線靈活性，這對于企業應對短期生產和高峰期至關重要。

特別是對于中小型制造商而言，與投資受限的機床相比，機器人編程的靈活性更高，同時機器人也可以通過機床計算機數字控制（CNC）控制器進行編程，這意味著由機器人的計算機輔助制造（CAM）系統生成的代碼也可以被機器人使用。因此相對而言，工業機器人的通用性和靈活性更強，能夠執行多種作業任務，而數控機床的通用性則很弱，多數為專機，只能做同一種工作，如打磨、鉆孔、銑削等，兩者選誰不言而喻。

在技能要求上，工業機器人也因為更易于操作和維護，所以人才培育相對簡單，操作人員的門檻并不高，而數控機床的操作和維護很復雜，對人才素質有很高的標準和要求。

生產場景多元化突破加工的限制

在以往，因為產線改換周期仍然比較長，停工帶來的損失往往對于企業無法接受，同時精度等問題也一直限制了機器人在部分場景的應用，因此，鑒于機器人在制造過程中可以執行多個任務的靈活性，研究人員一直在尋找克服這些傳統限制的方法。

虛擬仿真是近現代推動機器人發展的關鍵，最早英國AMRC的一項研究項目開發出來一款虛擬仿真應用，就實現了在計算機上使用多個機器人模型自動處理復合材料組件，然后進行孔高公差的預鉆孔緊固件孔模擬，這種多個加工機器人集成在一起的非接觸式計量技術，可以在機器人鉆頭沉孔之前找到預鉆孔并校正機器人的位置，單獨的機器人就能為組件提供支撐并計算出最佳軌跡和點位，從而減少了傳統機床需要的昂貴固定裝置，這為他們節省數百萬美元的資金和運營成本。

除此之外，IFR研究委員會主席Alexander Verl教授的一篇論文也總結了有關提高機器人在機械加工應用中的一些研究成果：例如在機器人工藝上已經取得的一些進步，這些工藝包進一步改進了機器人在去毛刺應用中的使用軌跡；例如離線編程，離線編程使制造商能夠提前模擬應用程序并自動生成用于最佳應用程序的機器人程序；又例如視覺技術，機器視覺可以用于生成圖像以進行編程，并且可能有助于確定毛刺的確切位置和尺寸。

在目前，研究人員已經能夠在銑削應用中對機器人位置和切削參數的調整進行建模，以減少導致振動的外力的影響，這些調整變相增加了機器人關節的剛度閾值，從而提高了加工操作的穩定性。

機器人和機床的結合

研究人員也發現了將機器人與機床結合使用的好處，這無疑為機器人的新應用打開了潛力。例如，機器人可用于協助加工薄壁零件，而這些零件通常存在較高的形狀誤差和振動。研究人員發現，使用配備有可移動導軌的機器人來輔助機床的進給運動，可以顯著改善減少形狀誤差和降低振動所帶來的表面質量問題。

使用機器人在應用程序中執行兩個或多個流程的混合制造流程也已成功測試。例如，可以將不同的拋光技術（例如摩擦表面處理）與機器人銑削工藝相結合，節省生產步驟，以直接進行進一步加工。其他過程組合也逐漸被集成商開發，包括在一個機器人單元內進行鉆孔，鉸孔，組裝和質量保證的整體產線，這能使零件在機器人執行所有四項任務時保持在一個位置上。

資本推動了機器人加工應用的發展

推動創新工藝和技術進入企業也是一個重要的機器人逐漸突破限制的發展原因。歐盟的“COROMA”項目已將機器人在加工中的大量實驗室工藝應用到了商業領域，其中包括使用機器人進行智能的焊縫打磨和精加工，模具打磨，金屬零件打磨和機器人移動夾具等，這里面許多是由歐盟資助的COROMA項目委托開發的，然后通過西班牙專利公司Ideko授權給到企業應用，從而建立良好的循環機制。該項目另外一個團隊也在專注于開發具有認知功能的機器人，該機器人可以執行金屬和復合材料零件制造的多項任務。

結語

機器人也不會那么快替換機床，因為一些場景在一定程度上需要機床的“絕對剛度”，在任何需要高精確度的廣泛加工應用中，機床仍然都是必然之選。

但是，鑒于機器人在包括加工在內的各種任務中具有更大的靈活性，制造商往往開始評估其總體生產要求，并確定最適合使用機器人的地方，這可能對精度不那么有要求的機械加工應用，例如只需要毫米級但不用微米范圍內的加工應用，例如一些只需要對屈服強度有一定幫助的應用，例如一些仍然在執行手動去毛刺和“粗加工”等生產任務的制造商，就能將采用機器人作為一種靈活的且具有成本效益的新選擇。

當然，隨著機器人更多軟件功能包的開發，更柔性化的生產流程建立，更高的精度，未來機器人或許都能找到更多更適合的應用場景，到時候完全取代機床也并非不可想象。