在以往，工业机器人是作为一种多自由度的机器装置，主要在工业领域执行作业任务，其既能接受人类操作员的指挥，也能按照事先编排的程序运行。而数控机床是数字控制机床的简称，是柔性的、高效能的自动化机床，拥有程序控制系统，是典型的机电一体化产品，可解决精密、复杂、多品种、小批量的零件加工问题。

在原先，机床就是机床，机器人就是机器人。

只有机床能生产高端零件，因为机床就是精确、可靠和高效率的代表，但因为它们很昂贵，所以理想的状态是每天用它们的主轴制造尽可能多的零件。而机器人往往只是辅助上下料的工具。

但机器人行业从业者们正在不断研究机器人在机械加工中的优势，比便于扩大机器人的应用领域，从而进一步增加市场占有率。例如研究人员正在研究如何利用软硬件克服使用机器人进行加工应用的传统限制，而应用领域的拓展也正不断证明着他们的成果。

在原先，因为诸如切割，焊接，研磨，去毛刺，铣削和抛光之类的加工功能受到精度影响很大，因此在机器人应用中所占的比例相对较低。IFR数据显示，在2018年，焊接和钎焊，分配和处理（切割，磨削，去毛刺，铣削和抛光）仅占工业机器人总应用的25％。

但随着越来越多的城市和地区开始推进“机器换人”这一现状正得到改变。在2019年，很多工厂都开始使用工业机器人直接进行生产加工，也逐渐开始与数控机床融合甚至替代数控机床，机器人能独自完成包括焊接、打磨、抛光、上下料、去毛刺、切割、折弯、冲压等方面的任务，这可能即将颠覆机器人与机床的传统应用领域。

为什么机器人被开始企业选择用于更广泛的加工？这有多方面的原因。

价格很关键

对于企业来说，价格无疑很关键。

在直接购买价格上：工业机器人与数控机床相比，价格较低。一般而言一台工业机器人在几万元到十几万元之间，数控机床则要十几万元甚至几百万元。机器人与传统机床的价格在功能上的趋同使得两者竞争越来越激烈，而机器人在市场价格上无疑具有更大的优势，同时机器人价格仍然在不断下滑。

更灵活的空间性

在运动形式上机器人也更加灵活：数控机床一般为直角坐标，无关节而工业机器人按照手臂的运动形态可分为直角坐标、圆柱坐标、球坐标型和关节型四种，直角坐标型机器人的手臂能在三个直角坐标进行移动，而圆柱坐标型机器人的手臂可以做出升降、伸缩、回转动作；球坐标型机器人的手臂可以俯仰、回转和伸缩；关节型机器人的手臂拥有多个转动关节。这使得机器人能在更多场景下有灵活的表现。

也因此，在技术指标上，数控机床会强调定位精度、轮廓加工能力、加工精度等技术指标，而工业机器人则更强调作业空间、承载能力、动作灵活性、感知能力等技术指标，因此数控机床安装后一般都在固定的位置作业，工作范围相对有限，而工业机器人尤其是复合机器人，确是可以移动的，不用始终在固定位置，因此作业空间和范围更加开放，这种高灵活性对于很多企业有了吸引力。

这就使得对于某些加工应用，机器人也提供了优于机床的优势，特别是那些需要更广泛应用位置的场景。例如对飞机风力涡轮机等大型零件进行去毛刺或抛光，因为柔性化要求更高，这些大表面的抛光在通常是手动进行的，但由于生产工人长期反复工作容易产生肌肉劳损等问题，制造商可能会为此要花费大量的时间和金钱。而对于这些简单的工艺流程来说，机器人就是一种非常棒的替代方案，因为它们可以安装在移动平台上以扩展覆盖范围，并且他们多台加起来也比要求高覆盖范围以及强应用程序的机床价格便宜得多。

精度的考量

在某些并不需要机床很高的精度的领域和应用中，机器人也已经开始逐渐占据优势。

例如，在家具制造或塑料中，以及在铣削和钻孔等应用中，相对于机床提供的微米级精度，项目只需要高达毫米级的精度就足够了，这些项目反倒对于最大加工空间上提出了要求。工业机器人的工作空间范围很大，还可以通过外轴增加工作空间，但多数数控机床的加工空间有限，加工出的工件体积相对较小，因为体积很大的工件，基本上无法用数控机床加工。

虽然机床刚性在诸如切削等要求非常高精度的加工应用中至关重要，但是，在诸如抛光之类的应用中，机器人提供的更高柔韧性，即较适中的刚性和柔性，是一个很大优势，因为它可以在例如使用复合机器人船体打磨等场景下，避免过于坚硬使略微不平坦的表面上产生划痕。

适用于预生产加工任务的机器人也正在逐渐替换机床加工。许多预生产过程（例如在切割前从大型金属板上除锈）就非常适合机器人应用，这些任务中的许多当前往往都是手动执行的，并且对于通过机床进行自动化来说价格太昂贵了。而对于以前手动执行的许多应用程序，采取机器人应用程序的成本仅为机床的一半。

易于编程，易于上手

机器人更易于编程，并且可用于广泛的应用程序，这为机器人的更大规模应用打开了枷锁。

在组成部分，因为两者都有了输入装置、控制面板、伺服器、执行系统等基础部件，操作员往往都可以通过控制面板对其直接进行手动设置、程序输入、编辑等操作，在软件方面以及在某些操作和编程上，工业机器人和数控机床都拥有相同的方法和指令格式，用户可以通过对比学习的方式直接进行了解和掌握，这为工厂主的选择替换提供了良好的基础。

基于此，在程序运行上，二者也都能按照事先设定好的程序运行，依靠自身动力及控制能力完成任务，工业机器人和数控机床都能够完成复杂的加工任务。在以往，工业机器人与数控机床的不同点主要在于，在功能用途上，数控机床被普遍认为是一种直接的生产设备，是制造机器的机器；而工业机器人主要代替或者协助人工完成重复、单调、繁重、高危的工作，是一种生产辅助性设备，但这一观念逐渐开始被机器人的灵活性颠覆，拖动示教等极具灵活性的编程方式成为一个个杀手级应用。

因为在许多情况下，人们发现，只需通过拖动示教引导机器人手臂进行运动即可编程，这使得编程更加简单，机器人可以快速重新编程并应用于新任务，为制造商提供了高度的产线灵活性，这对于企业应对短期生产和高峰期至关重要。

特别是对于中小型制造商而言，与投资受限的机床相比，机器人编程的灵活性更高，同时机器人也可以通过机床计算机数字控制（CNC）控制器进行编程，这意味着由机器人的计算机辅助制造（CAM）系统生成的代码也可以被机器人使用。因此相对而言，工业机器人的通用性和灵活性更强，能够执行多种作业任务，而数控机床的通用性则很弱，多数为专机，只能做同一种工作，如打磨、钻孔、铣削等，两者选谁不言而喻。

在技能要求上，工业机器人也因为更易于操作和维护，所以人才培育相对简单，操作人员的门槛并不高，而数控机床的操作和维护很复杂，对人才素质有很高的标准和要求。

生产场景多元化突破加工的限制

在以往，因为产线改换周期仍然比较长，停工带来的损失往往对于企业无法接受，同时精度等问题也一直限制了机器人在部分场景的应用，因此，鉴于机器人在制造过程中可以执行多个任务的灵活性，研究人员一直在寻找克服这些传统限制的方法。

虚拟仿真是近现代推动机器人发展的关键，最早英国AMRC的一项研究项目开发出来一款虚拟仿真应用，就实现了在计算机上使用多个机器人模型自动处理复合材料组件，然后进行孔高公差的预钻孔紧固件孔模拟，这种多个加工机器人集成在一起的非接触式计量技术，可以在机器人钻头沉孔之前找到预钻孔并校正机器人的位置，单独的机器人就能为组件提供支撑并计算出最佳轨迹和点位，从而减少了传统机床需要的昂贵固定装置，这为他们节省数百万美元的资金和运营成本。

除此之外，IFR研究委员会主席Alexander Verl教授的一篇论文也总结了有关提高机器人在机械加工应用中的一些研究成果：例如在机器人工艺上已经取得的一些进步，这些工艺包进一步改进了机器人在去毛刺应用中的使用轨迹；例如离线编程，离线编程使制造商能够提前模拟应用程序并自动生成用于最佳应用程序的机器人程序；又例如视觉技术，机器视觉可以用于生成图像以进行编程，并且可能有助于确定毛刺的确切位置和尺寸。

在目前，研究人员已经能够在铣削应用中对机器人位置和切削参数的调整进行建模，以减少导致振动的外力的影响，这些调整变相增加了机器人关节的刚度阈值，从而提高了加工操作的稳定性。

机器人和机床的结合

研究人员也发现了将机器人与机床结合使用的好处，这无疑为机器人的新应用打开了潜力。例如，机器人可用于协助加工薄壁零件，而这些零件通常存在较高的形状误差和振动。研究人员发现，使用配备有可移动导轨的机器人来辅助机床的进给运动，可以显着改善减少形状误差和降低振动所带来的表面质量问题。

使用机器人在应用程序中执行两个或多个流程的混合制造流程也已成功测试。例如，可以将不同的抛光技术（例如摩擦表面处理）与机器人铣削工艺相结合，节省生产步骤，以直接进行进一步加工。其他过程组合也逐渐被集成商开发，包括在一个机器人单元内进行钻孔，铰孔，组装和质量保证的整体产线，这能使零件在机器人执行所有四项任务时保持在一个位置上。

资本推动了机器人加工应用的发展

推动创新工艺和技术进入企业也是一个重要的机器人逐渐突破限制的发展原因。欧盟的“COROMA”项目已将机器人在加工中的大量实验室工艺应用到了商业领域，其中包括使用机器人进行智能的焊缝打磨和精加工，模具打磨，金属零件打磨和机器人移动夹具等，这里面许多是由欧盟资助的COROMA项目委托开发的，然后通过西班牙专利公司Ideko授权给到企业应用，从而建立良好的循环机制。该项目另外一个团队也在专注于开发具有认知功能的机器人，该机器人可以执行金属和复合材料零件制造的多项任务。

结语

机器人也不会那么快替换机床，因为一些场景在一定程度上需要机床的“绝对刚度”，在任何需要高精确度的广泛加工应用中，机床仍然都是必然之选。

但是，鉴于机器人在包括加工在内的各种任务中具有更大的灵活性，制造商往往开始评估其总体生产要求，并确定最适合使用机器人的地方，这可能对精度不那么有要求的机械加工应用，例如只需要毫米级但不用微米范围内的加工应用，例如一些只需要对屈服强度有一定帮助的应用，例如一些仍然在执行手动去毛刺和“粗加工”等生产任务的制造商，就能将采用机器人作为一种灵活的且具有成本效益的新选择。

当然，随着机器人更多软件功能包的开发，更柔性化的生产流程建立，更高的精度，未来机器人或许都能找到更多更适合的应用场景，到时候完全取代机床也并非不可想象。