工业机器人创新方兴未艾 模块化设计共享市场蓝海
2020-5-19 来源：数控机床市场 作者：刘 潇
1 引言
模块化设计简单地说，就是程序的编写不是开始就逐条录入计算机语句和指令，而是首先用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系。逐步求精的结果是得到一系列以功能块为单位的算法描述。以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法称为模块化，其目的是为了降低程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。为提高机器人控制系统设计的工作效率,提出基于模块化思想的控制系统设计方法。把控制系统的硬件部分和软件部分按功能分解成一系列标准模块,将标准模块按照实际需要的设计结构进行组合,即可实现机器人控制系统的设计。采用这种模块化方法实现机器人控制系统设计上的简单化,功能上的灵活化。
2 工业机器人模块化设计快速的完成产品开发
模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上划分并设计出系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法。随着社会的发展和技术的进步及客户需求的不断增加变化,在各行业都需顺应变化。提高设计、变形设计效率,提高产品通用性，降低生产制造和管理成本成为每个企业的追求。模块化设计思想开始应用于机械产品的设计和管理当中。
近些年来，模块化机器人一直是机器人结构设计领域的热门课题之一。国内移动机器人的发展非常迅猛，如搬运机器人、送餐机器人、酒店配送机器人、巡检机器人等等，机器人导航技术在近年来取得了实质性的进展。移动机器人制造实现模块化运作，对机器人企业而言，产品制造成本会大大降低。随着机器人应用范围逐渐扩大，个性化需求日益增多，模块化机器人的应用空间将越来越广。工业机器人产品复杂配置众多，模块化设计可大大提高产品的通用性,降低生产制造和管理成本；Top-Down设计和协同设计可大幅度地提高设计和变型设计效率,提高产品设计的准确性。研究模块化设计思想和Top-Down协同设计技术，将其应用于工业机器人的设计研发和数据管理。可大大提高产品的通用性，降低管理成本。提高了设计研发效率，提高产品设计的准确性，提高新产品一次设计的成功率，减少产品变形设计时间，降低新产品设计开发的周期和成本，保证产品数据的准确和唯一性。
机器人一般是由驱动装置、执行机构、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。
执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中运动副常称为机器人高科技产物关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。
控制系统一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。
检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。
每个客户需求都是不同的，机器人产品的内部结构也是不同的，有些要求视觉产品要做到非常小的尺寸等等，各家的ID设计都不一样，因此，机器人产品模块化制造目前还比较困难。如果要实现机器人制造模块化运作，那要涉及所有部件标准化的问题，这样机器人制造商在寻找技术的时候也能够更加方便。协同设计是指各成员在计算机以及网络应用的支持下，通过分工与协作，在同一平台下共同完成某一设计目标的设计方法。模块化设计思想需结合公司的生产、制造以及工艺的实际情况进行，不同公司生产制造的实际情况是不一样的。因此同样的产品其模块化分是不完全一致的。对于工业机器人产品的每个大的系统当中可由不同的模块组成。每个模块下都有各种不同配置，每个配置中对应一个生产实例(生产编码)。
工业机器人的结构和模块的划分，除了能够支持实际的开发流程外，强大的三维建模工具Creo还提供了更加强大的功能。其Top-Down设计工具可以方便快速的传递设计参数、几何以及设计意图，通过Creo基本的相关性的功能，设计意图的变更可以自顶向下的快速传递，直到最底层的零件和图纸。从而使产品的修改性大大提高，修改的工作量也大大降低，同时还能保证各部件设计的一致性。使得所有设计者操作的是同一套产品数据，极大地促进了设计沟通，保证整个项目组能够协同、快速的完成产品开发。
3 工业机器人产品模块化设计的优势和特征
模块化设计简单地说就是程序的编写不是开始就逐条录入计算机语句和指令，而是首先用主程序、子程序、子过程等框架把软件的主要结构和流程描述出来，并定义和调试好各个框架之间的输入、输出链接关系。逐步求精的结果是得到一系列以功能块为单位的算法描述。以功能块为单位进行程序设计，实现其求解算法的方法称为模块化。
功能多样的机器人在人们生产和生活中越来越具有不可或缺的作用。其中模块化机器人更直接明了的展现了其功能多样的特点。模块化产品设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。随着科学的发展和技术的进步,移动机器人已经能够代替人类执行越来越多的任务了。尤其物流产业对经济发展的贡献日益突出，码垛是提高物流系统中物资搬运效率和存储利用率的重要手段，使用码垛机器人代替人工码垛已经成为物流行业发展的趋势。码垛机器人可以提高生产效率和产品质量，并提高系统应对新的物流需求的能力。研究具有自主知识产权的码垛机器人对于提高民族企业的竞争力具有重要的意义。
模块化设计就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。模块是模块化设计和制造的功能单元，具有三大特征：一是相对独立性，可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，这便于由不同的专业化企业分别进行生产；二是互换性，模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要；三是通用性，有利于实现横系列、纵系列产品间的模块的通用，实现跨系列产品间的模块的通用。
模块化的目的是为了降低程序复杂度，使程序设计、调试和维护等操作简单化。改变某个子功能只需相应改变相应模块即可。模块机器人是由标准的相互独立的制造模块组成，每个模块有驱动部分、动力源等。不同的模块组合在一起，由一个信息的控制系统控制，构成具有特殊功能的机器人。模块化设计是绿色设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速应对市场变化；另一方面可减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。力求以少量的模块组成尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，模块间的联系尽可能简单；模块的系列化，其目的在于用有限的产品品种和规格来最大限度又经济合理地满足用户的要求。
模块化分布式控制系统大大降低了机器人的成本，同时让原本复杂的机器人结构变得简单，使得安装与使用都变得容易了许多，在工作的时候不需要花费很多时间去维护，使一般企业的技术人员都可以修理这些机器人，降低了后期的维护成本。模块化产品是实现以大批量的效益进行单件生产目标的一种有效方法。产品模块化也是支持用户自行设计产品的一种有效方法。产品模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件。这里的部件，一般包括分部件、组合件和零件等。虽然我国在机器人行业的起步比较晚，但是通过自主研发技术，机器人技术领域上也屡创佳绩，机器人自动化系统模块化设计的出现，将引领我国工业机器人走向功能化、简约化方向发展，提高在世界范围内的竞争力。
如今,机器人的发展突飞猛进,机器人服务已经覆盖了人们生活、工作、娱乐的方方方面。随着人类的需求的不断增加,对机器人领域的探索也越走越远,机器人模块化技术已在各个领域的产品研究和开发中广泛应用。现在无人化操作趋势非常明显，例如银行营业厅，现在基本上都是通过手机或电脑直接操作，人们已经很少去银行线下营业厅了；还比如联通4G卡销售，大部分都是通过互联网进行销售，只要你在网上下单，马上就有专门的业务跟进把卡寄到你指定的地址，内含20元的话费，你只要激活就可以了。以前联通的工作人员很关注每一个店面的争夺战，现在店面争夺战基本上很少看到了。这种现象更准确的说是“线上交易”，现在越来越多的企业开始把业务挪到线上交易，而且已经形成趋势。因为线上交易带来的是极低的运营成本，而且是跨越区域的，特别是公共服务领域，5G时代下，线上交易将会变得更加频繁，人们不用再花时间浪费在路途上，直接通过线上交易就可完成，现在很多新技术都在加快推进这一过程。
与传统机器人相对比,模块化机器人具有柔性高、容错性强和自修复能力强、成本低等优点。模块化结构简单, 易于加工等优点,各模块之间可以相互替换,实现快速组装。为保证产品的品质,需要通过对工业机器人的样机及零部件首样进行可靠性测试,有时为了得到一个比较好的零件，往往一次设计不合格还要进行第二次设计修改，测试完成后大部分的部件都会采用报废处理，经过一系列的试验，中间会产生大量的物料成本的浪费，对环境资源造成了极大的影响。采用机械设计软件后，构建工业机器人的数字化模型，就可在计算机中完善设计,减少物理样机的试制,在增强工业机器人产品可靠性的基础上,减少资源的浪费。
在工业机器人设计过程中，产品的性能是否能够满足应用的要求，是非常重要的。尤其是一些关键部位的结构，如果频繁的损坏，就会直接导致工业机器人工作效率低下，部件报废更换频繁，所以好的产品结构设计十分重要，一些生产厂家在设计过程中，针对重要部位的零部件结构，通过使用仿真分析模块将其进行仿真分析，并针对仿真结果对结构做进一步的修改确认，保证了设计产品的质量，减少了不必要的维修。
机器人及自动化系统的模块化设计及制造理念是机器人自动化系统全部由一个个的独立模块组成，各模块之间使用统一的通讯协议，不同模块可以灵活搭建，形成功能不同的自动化系统。这就像儿童玩积木那么简单，根据功能需要，选择合适的模块，然后形成个性化的产品。利用模块化的新概念，我国机器人行业实现了弯道超车，提高了在市场上的竞争力。
4 工业机器人产品的模块化设计效益突显
模块化设计是指在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场的不同需求的设计方法。产品模块要求通用程度高，相对于产品的非模块部分生产批量大，对降低成本和减少各种投入较为有利。但在另一方面又要求模块适应产品的不同功能、性能、形态等多变的因素，因此对模块的柔性化要求就大大提高。对于生产来说，尽可能减少模块的种类，达到一物多用的目的。对于产品的使用来说，往往又希望扩大模块的种类，以更多地增加品种。针对这一矛盾，设计时必须从产品系统的整体出发，对产品功能、性能、成本诸方面的问题进行全面综合分析，合理确定模块的划分。
模块化设计的基础是设计库，在模块化的设计过程中，通过应用设计软件建立计算机辅助建模系统，建立典型产品的全参数化三维实体模型，通过PDM系统，来管理和配置这些文件，建立企业设计库资源。用户可根据需求或实际选择各模块，使工业机器人的规格和性能更贴近用户工况，研发人员也能够方便对可重用零件进行共享，减少新零件的再开发，有效减少配件种类，在产品的研发、制造和使用领域都给企业带来环保效益。
模块是产品知识的载体,模块的重用就是设计知识的重用,大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块,可降低设计风险,提高产品的可靠性和设计质量。模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专业化和深入，可不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会影响到产品其他模块。设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期；并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期；利用已有成熟模块可大大缩短采购周期、物流周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间；如果划分模块时考虑到企业售后服务的特定需求，同样可以缩短服务周期和耗费资源时间。模块化产品是实现以大批量的效益进行单件生产目标的一种有效方法。产品模块化也是支持用户自行设计产品的一种有效方法。产品模块是具有独立功能和输入、输出的标准部件。这里的部件，一般包括分部件、组合件和零件等。用户常不满足于企业提供的现有工业机器人产品的品种和规格，在订货时常常附加很多技术要求。这就要求工业机器人在性能和结构上也必须多样化。工业机器人产品结构比较复杂，设计、生产周期比较长，如果逐一进行设计，将会耗费了大量的资源。这就需要实施以面向模块和功能分析为主要特征的模块化设计来缩短开发周期、减少制造成本。
模块化设计技术是由产品系列化、组合化、通用化和标准化的需求而孕育的。系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度,且较经济合理地满足需求方对产品的要求。组合化是采用一些通用系列部件与较少数量的专用部件、零件组合而成的专用产品。通用化是借用原有产品的成熟零部件,不但能缩短设计周期,降低成本，而且还增加了产品的质量可靠性。标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大范围零部件通用化。由于这种高度的通用化,使得零部件可由工厂的单独部门或专门工厂去单独进行专业化制造。
模块化产品设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的顾客定制的产品，以满足市场的不同需求。系列产品中的模块是一种通用件，模块化与系列化已成为装备产品发展的趋势。根据模块化的设计思路，将工业机器人按结构分成若干模块，每个模块都有相对固定的功能，其规格可近乎无极地微调，而且各模块间彼此相互兼容。
从技术层面上分析,所有机器人系统无非是由传感、驱动、控制等基本功能模块构成。基于机器人系统的这一特点,以及未来服务机器人形态和功能上的多样化需求,机器人模块化设计是能够根据用户的功能需求,将具有一定功能的相关模块进行组合,构成特定构形的机器人,这一过程即机器人模块化设计。这种模块间的组合并不仅指机械重构,还包括控制算法、电气硬件和系统软件等的重构。模块重用可大大降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可提高采购批量，降低采购和物流成本；采用成熟的经过生产验证的模块，可大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可以降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换模块，可以降低售后服务成本。
由于工业机器人的使用范围比较广泛，作业环境又是多种多样的。机器人的整体发展趋势将从工业机器人向各种类型服务机器人方向发展,工业机器人的基本机能是示教再现机能,通常示教的内容存储在机器人的控制装置内,通过再现自动实现机器人的各种单纯的重复性动作,完成机器人特定作业。服务机器人,如护理老人、残疾人或日常家用服务机器人,须具备准确判断、适应环境、自主移动和独立操作等功能。而且服务机器人不同于工业机器人的最显著特点,即需要满足不同用户的个性化需求,所以服务机器人应具备形态和功能的多样性。传统的机器人开发模式无法满足未来服务机器人产业发展的要求。
产品模块化设计按照自顶向下研究分类，包括系统级模块、产品级模块、部件级模块、零件级模块；再按照功能及加工和组合要求研究分类，包括基本模块、通用模块、专用模块；然后按照接口组合要求研究分类，包括内部接口模块、外部接口模块。以产品级模块化为例，就是在需求调查的基础上，对装备产品的构成进行分析，考察其中的功能互换性与几何互换性的关系，并划分基本模块、通用模块或专用模块，以模块为基础进行内部接口、外部接口设计，通过加、减、换、改相应模块以构成新的产品，并满足装备产品的功能指标的要求。
采用基于功能构件划分的机器人模块化设计方法,将提高软件及功能构件在不同机器人系统上的可重用性,降低机器人开发成本,促进机器人的应用的普及,而应用领域的拓展,反过来又会进一步促进了机器人技术的发展, 从而形成良性循环。
模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立地设计和发展，可进行并行设计、开发和并行试验、验证。模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计,同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。
5 工业机器人产品的模块化设计全方位地满足市场的多样化需求
产品多样化是指企业在生产一两种主导产品的同时，又发展一些其它种类的产品。实行多角经营。模块是制造的基本组成元素。模块化设计是把产品结构设计成许多相互独立的模块。对于某种特定的客户产品订单，企业可以将各模块容易地组合装配成不同形式的产品，来满足客户的需要。产品的模块化有些是显而易见的，客户可以选择他们喜欢的组件并自行组装；而有些是隐藏的，企业可选择各种模块装配成品后销售。
机器人的控制系统作为机器人的大脑,是决定机器人性能的主要因素,主要包括软件和硬件系统。模块化产品设计的目的是以少变应多变,以尽可能少的投入生产尽可能多的产品,以最为经济的方法满足各种要求。由于模块具有不同的组合可以配置生成多样化的满足用户需求的产品的特点,同时模块又具有标准的几何连接接口和一致的输入输出接口,如果模块的划分和接口定义符合企业批量化生产中采购、生产和服务的实际情况，这就意味着按照模块化模式配置出来的产品是符合批量化生产的实际情况的,从而使定制化生产和批量化生产这对矛盾得到解决。模块化设计在对产品进行市场预测、功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用的功能模块；根据用户的要求，对这些模块进行选择和组合，就可以构成不同功能、或功能相同但性能不同、规格不同的产品。模块化是在传统设计基础上发展起来的一种新的设计思想，现已成为一种新技术被广泛应用，尤其是信息时代电子产品不断推陈出新，模块化设计的产品正在不断涌现。如何使产品的模块化设计全方位地满足市场的多样化需求，应当引起企业经营者、新产品开发人员及其标准化研究者的高度重视。
模块化不仅加快了变革的速度，增大了竞争的压力，它还改变了企业间的关系。在残酷的创新竞争中，如何在本行业中夺取更多的市场份额就显得极为重要。一个企业作为某个需要不断创新的行业中由百个企业组成的模块制造商群体的一员，与作为由少数几个企业占据垄断优势的稳定发展的行业中的成员有着很大的区别，没有任何一种发展战略是永远奏效的。模块化市场的双重结构要求企业在两种主要的发展战略中做出慎重选择：企业作为总设计师为多个模块构成的产品确立设计和生产原则；企业也可以作为模块制造商为用户提供高性价比的模块产品，以性能和价格在市场上击倒同类厂商。在制造行业中模块化的应用已非常普遍，一些公司正在把模块化这个理论扩展到产品生产和服务的设计上来，有些看似和模块化根本不着边际的行业也在尝试着移植模块化理论，提高自身的创新速度。
模块化的产品或系统是由标准的模块组成的。模块如何产生，能否有效地组合成产品或系统，产品或系统的分解和组合的技巧和运用水平，是模块化的核心问题。随着机器人技术的发展,机器人更加智能化,更加开放,因此对机器人的控制系统提出了更高的要求。工业机器人控制技术的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作时间等。码垛机器人作为一种常见的工业机器人,用于食品饮食、化工等行业流水线上,主要功能是实现各类瓶罐箱包类产品的堆放与码垛。其主要技术特点是:加减速频繁,响应速度快,运动要能够实时规划；操作简单,具有友好的人机交互功能。
可重构模块化机器人系统是由一套具有尺寸和性能特征相同或不同的模块组成的，通过这些模块能快速装配出最适用于完成给定任务的机器人。可重构模块化机器人系统设计的主要内容是模块的划分和模块的功能设计。模块的划分既要考虑可重构模块化机器人的应用范围、工件特点和性能，同时模块本身也要符合每个模块单元应是独立的和具有自封装的功能；每个模块单元应是可快速连接到任意其它类型的模块单元；每个模块单元应应具备通信功能和数据处理能力；每个模块单元在运动学和动力学上应具有独立性。
模块化机器人系统不仅包括模块化的机械硬件,而且还包括模块化电气硬件、控制算法和软件。模块的合理划分与重构是机器人模块化设计的重要研究内容。要考虑工业机器人是否方便维护，所有的零部件应更换方便，故障的确诊和排除要快。高品质的工业机器人的控制系统都已模块化，可直接与手提电脑联接，利用诊断程序快速地查找故障或修改参数设置。
模块化设计已被广泛应用于机床、电子产品、航天、航空等设计领域。企业一方面必须利用产品的批量化、标准化和通用化来缩短上市周期、降低产品成本、提高产品质量，另一方面还要不断地进行产品创新使产品越来越个性化，满足客户的定制需求。这样，如何平衡产品的标准化、通用化与定制化、柔性化之间的矛盾，成为赢得竞争的关键能力。平台化、模块化的产品设计和生产可以在保持产品较高通用性的同时提供产品的多样化配置，因此平台化、模块化的产品是解决定制化生产和批量化生产这对矛盾的一条出路。
6 工业机器人产品的模块化构建人性化设计
机器人控制系统是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣。由于机器人控制系统必须以机器人机构为依托,其各机构单元中所含的控制器模块应具有相对的独立性,能实现机构模块所设定的控制功能,因此在每个机构模块中都应该有一个具有一定控制能力的控制器,各个模块之间采用总线式的分布式结构,组成多CPU控制系统。由于机器人先天的优势，越来越多地应用在复杂结构环境下，但是在这种环境下很难事先确定机器人的作业任务，其工作环境也存在不可预料的情况，而传统机器人因适应环境和任务变化的能力较差而不能胜任这种要求。为提高机器人的环境适应能力，一种新型机器人应运而生，这种可以根据不同的任务或不同的工作环境改变自身构型的机器人称之为可重构模块化机器人。国外对可重构机器人系统已经进行了大量的研究，目前已经开发的模块化机器人系统或可重构机器人系统主要有两类：一类是动态可重构机器人系统，另一类是静态可重构机器人系统。按照机器人形态改变方式可分为链式机器人、晶格式机器人、移动机器人及混合式机器人等类型。
机器人及自动化系统的模块化设计及制造理念是指机器人自动化系统全部由一个个独立的模块组成，各模块间采用统一的通信协议，不同模块可以灵活拼装，形成不同功能的自动化系统。这种机器人积木化的理念为用户提供了前所未有的人性化和便捷性。机器人及自动化系统的模块化设计及制造理念是机器人自动化系统全部由一个个独立的模块组成，各模块间采用统一的通信协议，不同模块可以灵活拼装，形成不同功能的自动化系统。这种机器人积木化的理念为用户提供了前所未有的人性化和便捷性。
国外智能机器人的设计制造已有几十年的积淀，而我国起步晚，所以我们就利用模块化的新理念实现了弯道超车。据报道，不久前在第四届中国（上海）国际技术进出口交易会上，优爱宝机器人就将为大家演示基于模块化分布式控制系统的“个人化工业机器人”。其模块化分布式控制系统不但大大降低了机器人的成本，还具备安装、操控简便的特点。尤其它在工作时不需要花很多时间去维护，使一般企业的维修技术工人也能修理我们的机器人。比如优爱宝机器人的SCARA四轴机器人和DELTA型并联机器人，其内部电机模块均只有4根导线，一般普通人就能安装，更无电控（电气）柜，极易维护使用。
随着全球化科技竞争日趋激烈，人工智能成为工业界未来必争领域，传统机器人也被赋予了新的发展路线，非柔性的机器人难以满足时下发展变化要求，因此可重构模块化机器人成为优选解决方案。可重构模块化机器人由一组具有相通接口的模块组成，可根据不同的任务组装成不同的构型。与传统的机器人相比，可重构模块化机器人对任务和环境的适应能力更强，更具有柔性。模块化具有简化设计制造和维护、缩短研制周期、降低成本等优点，大大增强了系统构建时的灵活性和弹性，已成为机器人系统研究的热点。
工业机器人的高效、精确和低应用成本已在规模化工业生产中得到充分体现，但面对未来多变化和小批量的柔性生产需求来讲，专用机器人的设计周期和制造成本都成为亟待解决的难题.模块化概念的引入到机器人设计为柔性加工系统注入了新的活力 ,选择适当的模块机器人拓扑关系和标准模块 ,迅速组成模块机器人是缩短机器人设计周期和降低制作成本的有效途径 ,模块化机器人将成为未来柔性加工系统中最重要的设备之一。
长期以来,移动机器人研究中的数据通信问题一直困扰着研究人员,一些多关节、结构复杂的机器人系统不得不背负着大量的数据线,繁琐的线缆对机构的运动空间增加了额外的限制,使机器人的运动空间缩小，一种通用性好、通信性能较强、采用成熟技术、运行稳定安全的模块化通信系统，适合大多数机器人应用,无论主控制器简单还是复杂,有无操作系统或使用任意一种操作系统,只需使用通用标准的硬件接口和简单有限的数据帧定义就能构成一个无线透明通道,将大大简化无线通信的开发过程。当前机器人产业既面临空前的发展机遇,又面临严峻的挑战。在世界范围内,机器人产业尚无统一的体系结构,缺乏相应的基础标准体系与接口协议规范,研发工作存在大量低水平的重复,不能实现各种功能构件的重用与互换,没有形成专业化配套与产业链分工,致使制造成本高昂,严重制约了机器人产业的形成和发展。因此,需要对机器人模块化体系结构框架设计的关键技术进行研究,包括机器人模块化体系框架设计,机器人模块化设计过程仿真系统设计,典型机器人功能构件示范研究。
进21世纪，由于人口红利消失殆尽、劳力成本优势不再以及原材料成本飙升，在一度充当“世界工厂”的中国，制造业正面临严峻的挑战。许多业内人士开始将目光投向工业机器人应用，以期从中获得答案，如富士康生产线已准备投放百万机器人替代人工（报道）。
蓝牙无线通信模块,采用全双工、时分复用的通信方式,具有很强的抗衰减和抗干扰能力,与其它工作在相同频段的系统相比,跳频更快,数据包更短，其软硬件设计力求做到通用,使无线通信模块成为一个透明的通道,PC与机器人、机器人与机器人之间就像是直接通过串口通信一样，该模块将具有广阔的应用前景。
7 结束语
总之，模块化设计大大的提高了设计研发效率，提高产品设计的准确性，提高新产品一次设计的成功率，减少产品变形设计时间，降低新产品设计开发的周期和成本，保证产品数据的准确和唯一性。我国制造业的升级转型，减少企业员工的不合理流动，缓解用工荒难题，自动化工业机器人是一项切实可行的解决方案。我国在工业机器人应用领域虽然起步晚、但发展很快。我国工业机器人市场表现强劲，市场容量不断扩大，并有着无限发展潜力和增长空间，模块化设计已在工业机器人厂家推广实施到产品中。由于模块化推进了创新的速度，使得企业领导者对竞争者的举动做出的反应时间大大缩短，系列产品中的模块是一种通用件，模块化与系列化已成为现今装备产品发展的一个趋势。
参考文献：
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[4] 陈航,殷国富,周晓军.工业机器人模块化设计研究.机械2009年第3期 56-58页
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