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1、工業(yè)機(jī)器人課程論文 工 業(yè) 器 人 課 程 論 文 了 解 工 業(yè) 機(jī) 器 人 班級: 1050111 學(xué)號: 41 姓名: 王亞斌 成績: ＿＿＿＿ 第 16 頁 共 16 頁 1.什么是工業(yè)機(jī)器人 工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，

2、是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。 戴沃爾提出的工業(yè)機(jī)器人有以下特點:將數(shù)控機(jī)床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機(jī)械手動作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復(fù)動作，示教過程中，機(jī)械手可依次通過工作任務(wù)的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過程中，機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機(jī)器人的主要技術(shù)功能被稱為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。 1962年美國推出的一些工

3、業(yè)機(jī)器人的控制方式與數(shù)控機(jī)床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。 當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感覺能力、具有較強(qiáng)的對作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方面發(fā)展。目前，對全球機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家應(yīng)該是美國和日本。美國在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。 2.工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用 隨著高新技術(shù)的發(fā)展，各種類型的軍用機(jī)器人已經(jīng)大量涌現(xiàn)，一些技術(shù)發(fā)達(dá)的國家相繼研制了智能程度高、動作靈活、應(yīng)用廣泛的軍用機(jī)器人。目前軍用機(jī)器人主要是作為作戰(zhàn)武器和保障

4、武器使用。在惡劣的環(huán)境下，機(jī)器人的承受能力大大超過載人系統(tǒng)，并且能完成許多載人系統(tǒng)無法完成的工作，如運(yùn)輸機(jī)器人可以在核化條件下工作，也可以在炮火下及時進(jìn)行戰(zhàn)場救護(hù)。在地面上，機(jī)器人為聯(lián)合國維和部隊排除爆炸物、掃除地雷；在波黑戰(zhàn)場上，無人機(jī)大顯身手；在海洋中，機(jī)器人幫助人清除水雷、探索海底秘密；在宇宙空間，機(jī)器人成了火星考察的明星?，F(xiàn)在世界上正在研制或已投入使用的軍用機(jī)器入主要有以下幾種。本次軍事機(jī)器人介紹周將每周介紹一種軍用機(jī)器人。歡迎觀注。 2004年10月26日 第一天 地面機(jī)器人 地面軍用機(jī)器人主要分為智能機(jī)器人和遙控機(jī)器人。按其功能可分為：排雷(彈)機(jī)器人、偵察機(jī)器人、保安機(jī)器人，甚至

5、還研制有地面微型軍用機(jī)器人。 全自主機(jī)器人美國于1984年開始研制第一臺地面自主車輛，可以在人不干預(yù)的情況下自己在道路上行駛。992年美國研制出時速75公里的自主車。目前仍有許多技術(shù)難題未解決。但地面自主車的研制大大推動了遙控機(jī)器人的發(fā)展。 排雷(彈)機(jī)器人使用排雷機(jī)器人不僅可以加快掃雷破障的速度，而且還大大降低了人員的傷亡。如美國研制的"交通警察"戰(zhàn)場機(jī)器人，它安裝了多種傳感器，可用于探測建筑物、掩體、隧道等處的地雷；"蜜蜂"式控雷器則具有較快的飛行速度，可以迅速而準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)地雷的位置，并通過自身攜帶的炸藥對地雷進(jìn)行引爆。在1982年爆發(fā)的馬島戰(zhàn)爭中，英國海軍就曾用法國研制的的機(jī)器人

6、，清除阿根廷布設(shè)的水雷。而英國陸軍的排彈機(jī)器人在拆除恐怖分子放的各種類型的炸彈工作中屢建奇功，備受歡迎。 排爆機(jī)器人英國研制的"手推車"排除爆炸物機(jī)器人是世界上最有名的排除爆炸物機(jī)器人。目前，最新研制的 SuperM(超級手推車)的攝像機(jī)可以在距地面65毫米處工作，因此它可以用來檢查可疑車輛的底部。SuperM機(jī)器人采用橡膠履帶，最大速度為55米／分，它有一整套的無線電控制系統(tǒng)及各種設(shè)備，其中包括一部彩色電視攝像機(jī)、一支獵槍和兩個爆炸物排除裝置；該車由兩組耐用的12伏電池驅(qū)動，并裝有一個電動制動系統(tǒng)，使其在通過陡坡時能準(zhǔn)確地動作。 偵察機(jī)器人高技術(shù)條件下的戰(zhàn)場環(huán)境更加復(fù)雜，使用機(jī)器人不

7、僅可以進(jìn)入難以涉足的惡劣環(huán)境中偵察，而且一旦機(jī)器人不幸被"俘"，則可以通過預(yù)先設(shè)置的程序自動引爆"以身殉職"。美國海軍陸戰(zhàn)隊的GSR偵察機(jī)器人是由M114裝甲人員輸送車改裝的，上面裝有15臺微處理器、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、聲學(xué)臨近傳感器、激光測距機(jī)、磁羅盤和一臺高分辨率的攝像機(jī)等。攝像機(jī)裝在一個由計算機(jī)控制的平臺上。如果沒有外部導(dǎo)航，該車可以自主地跟蹤其它車輛越過障礙物。 保安機(jī)器人保安機(jī)器人可用于軍事基地等重要設(shè)施的保衛(wèi)工作。具有代表性的保安機(jī)器人是由美國研制的"徘徊者"，它是一輛重1．8噸的6輪全地形車，它可以按照預(yù)編程序的路線，沿著這些設(shè)施的外部邊界進(jìn)行巡邏。當(dāng)發(fā)現(xiàn)入侵者時，操作者通過聲音

8、傳輸系統(tǒng)使機(jī)器人與入侵者對話，若入侵者不合作，懷有敵意，操作者就可命令機(jī)器人攻擊入侵者。當(dāng)該地區(qū)受到大規(guī)模進(jìn)攻時，操作者就可調(diào)動多臺機(jī)器人進(jìn)行阻擊，以便為保安人員爭取時間。 地面微型機(jī)器人專家們對微型機(jī)器人備加青睞，認(rèn)為它們體積小，生存能力強(qiáng)，具有廣泛的用途?，F(xiàn)已研制出一種只有昆蟲大小的名叫"扁虱"的機(jī)器人，它可附在敵人裝備的部件上，混入敵人防線，偵察敵人的目標(biāo)，也可向敵人的通信系統(tǒng)中注入一個功率脈沖進(jìn)行干擾，或鉆到敵人的裝備中去，破壞發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵部位。現(xiàn)在許多國家都非常重視微型軍用機(jī)器人的研究，隨著發(fā)展，軍用微型機(jī)器人有可能改變21世紀(jì)的戰(zhàn)場。 步兵支攝機(jī)器人"突擊隊員"遙控車是由格

9、魯曼航空公司與美國陸軍訓(xùn)練與條令司令部共同研制的。它是一個重約160千克的菱形車輛，由電動機(jī)驅(qū)動。能以16 公里／時的速度在崎嘔地形上行駛。該車采用光纖通信，可將車載電視攝像機(jī)的圖像傳送給操作員，同時將操作員的指令傳送給它，裝上機(jī)槍時，其總高度也只略高于1米。它能完成步兵通常所能完成的各種任務(wù)，包括反坦克任務(wù)。車上可以配備反坦克導(dǎo)彈發(fā)射器、機(jī)槍、催淚性毒氣彈等。 2000年11月29日，中央電視臺《新聞聯(lián)播》報道：我國首臺類人型機(jī)器人研制成功。11月30日，全國各大報都在顯著位置發(fā)表了這一消息。許多人問：何為仿人型機(jī)器人？仿人型機(jī)器人的問世標(biāo)志了什么？世界及中國仿人型機(jī)器人發(fā)展到什么水平？

10、 從前面幾篇可以看出，大多數(shù)的機(jī)器人并不像人，有的甚至沒有一點人的模樣，這一點使很多機(jī)器人愛好者大失所望，很多人問為什么科學(xué)家不研制像人一樣的機(jī)器人呢？其實，科學(xué)家和愛好者的心情是一樣的，一直致力于研制出有人類外觀特征、可模擬人類行走與其基本操作功能的機(jī)器人。 由于仿人型機(jī)器人集機(jī)、電、材料、計算機(jī)、傳感器、控制技術(shù)等多門學(xué)科于一體，是一個國家高科技實力和發(fā)展水平的重要標(biāo)志，因此，世界發(fā)達(dá)國家都不惜投入巨資進(jìn)行開發(fā)研究。日、美、英等國都在研制仿人形機(jī)器人方面做了大量的工作，并已取得突破性的進(jìn)展。日本本田公司于1997年10月推出了仿人形機(jī)器人P3，美國麻省理工學(xué)院研制出了仿人形機(jī)器人科戈（

11、COG），德國和澳洲共同研制出了裝有52個汽缸，身高2米、體重150公斤的大型機(jī)器人。本田公司最新開發(fā)的新型機(jī)器人“阿西莫”，身高120厘米，體重43公斤，它的走路方式更加接近人。我國也在這方面作了很多工作，國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制出了雙足步行機(jī)器人，北京航空航天大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)研制出了多指靈巧手等。 工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機(jī)械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運(yùn)或工藝操作。 20世紀(jì)50年代末，美國

12、在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和自動控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī)器人；60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機(jī)器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。 由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。 3.工業(yè)機(jī)器人構(gòu)造與分類 工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和

13、手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有3～6個運(yùn)動自由度，其中腕部通常有1～3個運(yùn)動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。 工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個直角坐標(biāo)移動；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動作；球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。 工業(yè)機(jī)器人按執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的控制機(jī)能，又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)由一點到另一點的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、點焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)

14、構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。 工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機(jī)上已編好的作業(yè)程序文件，通過RS232串口或者以太網(wǎng)等通信方式傳送到機(jī)器人控制柜。 示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機(jī)器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入

15、程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。 具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。 4.世界先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人代表——庫卡機(jī)器人簡介 德國庫卡公司成立于1898年，自1977年開始系列化生產(chǎn)各種用途的機(jī)器人，是目前國際上最大的機(jī)器人制造商之一。 庫卡機(jī)器人最顯著的特點是采用PC BASED控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在微軟的Windows界面下操作。PC BASED控制系統(tǒng)的設(shè)計，再加上標(biāo)準(zhǔn)化的個人電腦硬件，以及簡單的規(guī)劃和

16、設(shè)置，使其MTBF(平均故障間隔時間)超越7萬5干小時。而機(jī)器人平均使用壽命更長達(dá)10-15年。 機(jī)器人應(yīng)用于包裝機(jī)械行業(yè)已有多年歷史，現(xiàn)在最新型的庫卡卸碼垛機(jī)器人采用了精巧的"聚碳纖維"材料制造，令機(jī)器人在非常輕巧的同時具有更高強(qiáng)度，使其尤其適用于高負(fù)載作業(yè)。該機(jī)器人的卸碼垛過程采用了FEM的最優(yōu)化操作方式，而四軸傾斜式的設(shè)計降低了維護(hù)保養(yǎng)的成本。 2001年，KUKA開發(fā)的“Robocoaster”是世界上第一臺客運(yùn)工業(yè)機(jī)器人。該機(jī)可提供兩名乘客的類似于過山車式的運(yùn)動序列，其行使實現(xiàn)了程序化。目前進(jìn)行的“Robocoaster”開發(fā)針對軌道行程，開發(fā)目的是實現(xiàn)過山車，以及其它如主題

17、公園與娛樂等沿預(yù)定路徑運(yùn)行的目標(biāo)。 5.中國的工業(yè)機(jī)器人 5.1中國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程 我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。 70年代是世界科技發(fā)展的一個里程碑：人類登上了月球，實現(xiàn)了金星、火星的軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補(bǔ)充了日益短缺的勞動力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。 進(jìn)入80年代后，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。“七五

18、”期間，國家投入資金，對工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）開始實施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。 從90年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛

19、奠定了基礎(chǔ)。 雖然中國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要瓶頸。 中國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展長期以來受限于成本較高與國內(nèi)勞動力價格低廉的狀況,隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展,近幾年的國民生產(chǎn)總值年平均增長率更是保持在9%左右,人民生活水平不斷地提高,勞動力供應(yīng)格局已經(jīng)逐步從“買方”市場轉(zhuǎn)為“賣方”市場、由供遠(yuǎn)大于求轉(zhuǎn)向供求平衡。作為制造業(yè)主力的農(nóng)民工也從早期的僅解決溫飽問題到現(xiàn)在對薪資和工作條件提出了更高的要求。這些情況使得許多勞動密集型企業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率所

20、采用的增加工人數(shù)量、延長工人勞動時間的方法變得成本高昂,同時也受到法律的限制和政策的阻礙。無論是企業(yè)還是社會都認(rèn)識到必須采取從改善機(jī)器設(shè)備入手,提高技術(shù)和資金的密集度來減少用工量以應(yīng)對這種改變。總之,勞動力過剩程度降低、單個工人成本上升、對產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求、國家對裝備制造業(yè)的重視等變化改善了機(jī)器人的使用環(huán)境,工業(yè)機(jī)器人及技術(shù)在中國已逐步得到了政府和企業(yè)的重視。隨著機(jī)器人知識的廣泛普及,人們對于各種機(jī)器人的了解與認(rèn)識逐步深化,利用機(jī)器人技術(shù)提升我國工業(yè)發(fā)展水平、從制造業(yè)大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變,提高人民生活質(zhì)量成為全社會的共識。 5.2國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的市場特征 以汽車制造業(yè)為主的制造業(yè)發(fā)展促進(jìn)了工業(yè)

21、機(jī)器人的發(fā)展。汽車制造業(yè)屬于技術(shù)、資金密集型產(chǎn)業(yè),也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)。在我國,工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用是在汽車和工程機(jī)械行業(yè),主要用于汽車及工程機(jī)械的噴涂及焊接。2000年開始,受國家宏觀政策調(diào)控及居民消費(fèi)水平提高的影響,我國汽車工業(yè)進(jìn)入了一個高速增長期。面對這種局面,國際汽車巨頭紛紛進(jìn)入中國市場并與我國企業(yè)合資設(shè)廠或擴(kuò)大原有生產(chǎn)規(guī)模,國內(nèi)企業(yè)也紛紛轉(zhuǎn)型或加大對汽車行業(yè)的投資,整個行業(yè)增產(chǎn)擴(kuò)能增加了對工業(yè)機(jī)器人需求。據(jù)不完全統(tǒng)計,最近幾年國內(nèi)廠家所生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有超過一半是提供給汽車行業(yè)的,海關(guān)進(jìn)出口增長數(shù)據(jù)與汽車行業(yè)增長數(shù)據(jù)具有較高的相關(guān)度?？芍?汽車工業(yè)的發(fā)展是近幾年我國工業(yè)機(jī)器

22、人增長的原動力之一。 沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)是工業(yè)機(jī)器人的主要市場。我國工業(yè)機(jī)器人的使用集中在廣東、江蘇、上海、北京等地,工業(yè)機(jī)器人的擁有量占全國的一半以上,這種分布態(tài)勢和增長趨勢符合我國現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。我國經(jīng)濟(jì)最具活力的地區(qū)已經(jīng)從珠江三角洲地區(qū)擴(kuò)展到長江三角洲地區(qū),而且長江三角洲地區(qū)在制造業(yè)中所占的比重越來越大。 外商獨(dú)資企業(yè)、中外合資企業(yè)和國有企業(yè)是工業(yè)機(jī)器人的主要客戶。工業(yè)機(jī)器人屬于技術(shù)含量高,價格相對昂貴的制造裝備,采用工業(yè)機(jī)器人較多的企業(yè),一般對產(chǎn)品的質(zhì)量要求較高,企業(yè)在市場上具有更高的影響力。現(xiàn)階段,工業(yè)機(jī)器人使用量最多的仍是外商獨(dú)資或中外合資企業(yè)。國有企業(yè)也在加大對工業(yè)機(jī)器人的

23、采購用于技術(shù)改造,如汽車行業(yè)中的一汽、二汽、上汽等,它們的產(chǎn)品在市場上已經(jīng)具有了相當(dāng)強(qiáng)的競爭力,它們對工業(yè)機(jī)器人有著較大的需求,同時采購上它們能夠得到國家和政府的支持,因此制造業(yè)中的大中型國有企業(yè)的工業(yè)機(jī)器人使用量一直很大,而且在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)仍將保持這種增長勢頭。另外,我國的民營企業(yè)正逐漸認(rèn)識到工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢,對工業(yè)機(jī)器人的采用量也在逐步增加,雖然裝備的數(shù)量上與以上企業(yè)仍存在較大差距,但是增長的速度驚人,將很快成為工業(yè)機(jī)器人市場的重要客戶。 國內(nèi)進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人的國家和地區(qū)分布。2001～2004年我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來自日本與臺灣,2004年日本對華出口金額占我國進(jìn)口工業(yè)機(jī)器人金

24、額的一半。 6.我國機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢 中國工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過“七五”攻關(guān)計劃、“九五”攻關(guān)計劃和863計劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國外發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代初的水平,特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)。現(xiàn)已開發(fā)出金屬

25、焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗、真空、自動導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。 中國的工業(yè)機(jī)器人還沒有形成自己的品牌。目前，盡管已經(jīng)有一批企業(yè)在從事工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)，但是都沒有形成較大的規(guī)模，缺乏市場品牌的認(rèn)知度，在機(jī)器人的市場方面一直面臨國外品牌的競爭壓力。國外機(jī)器人作為成熟的產(chǎn)業(yè)，采用降低整機(jī)價格，吸引國內(nèi)的企業(yè)購買、而后續(xù)的維護(hù)備件費(fèi)用卻很高的策略，逐步占領(lǐng)中國的市場。 我國機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國國民經(jīng)濟(jì)對先進(jìn)制造及自動化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基

26、礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點有:第一,危險、惡劣環(huán)境作業(yè)機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 市場有了，但多是國外的，擁有了自主知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)器人還很少，這一點要引起我們的高度重視。一方面國家要對國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人給予更多的扶持；另一方面也望企業(yè)使用國產(chǎn)機(jī)器人給國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)一個機(jī)會。 由于國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的功能已經(jīng)與國外相當(dāng)，機(jī)器人是一個在三維空間，具有角度自由度的并能

27、實現(xiàn)眾擬人動作和功能的機(jī)器；工業(yè)機(jī)器人是能模擬人手臂.手腕和手功能的機(jī)電一體化產(chǎn)品，它可以把任意物體或工具按空間位置的識辨要求進(jìn)行移動可實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的要求。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他可裝配的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號，并進(jìn)行控制。 機(jī)器人控制系統(tǒng)通常包括控制計算機(jī)、示教盒、操作面板、存儲器檢測、傳感器輸入輸出接口、通信接

28、口等組成部分。由于機(jī)器人的類型較多控制系統(tǒng)的形式也是多種多樣的；（1）按照控制回路的不同可將機(jī)器人控制系統(tǒng)分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。（2）按照控制系統(tǒng)的硬件分有機(jī)械控制、液壓控制、順序控制、計算機(jī)控制等。（3）按自動化控制程度分為順序控制系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)。（4）按編程方式分為物理設(shè)置編程控制系統(tǒng)、示教編程控制系統(tǒng)、離線編程控制系統(tǒng)（5）按機(jī)器人末端運(yùn)動控制軌跡分為有點位控制和連續(xù)輪廓控制。 　 　工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是以穿孔卡、穿孔帶或磁帶等信息載體，輸入已編好的程序。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手

29、動控制器(示教操縱盒)，將指令信號傳給驅(qū)動系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領(lǐng)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按要求的動作順序和運(yùn)動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中在機(jī)器人自動工作時，控制系統(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號傳給驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。 　具有觸覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識別功能或更進(jìn)一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能，即成為智能型工業(yè)機(jī)器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動完成更為復(fù)雜的工作。 20

30、世紀(jì)80年代以來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)逐漸成熟，并很快得到推廣，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)的許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。在工業(yè)機(jī)器人逐漸得到推廣和普及的過程中，下面三個方面的技術(shù)進(jìn)步起著非常重要的作用。 1. 驅(qū)動方式的改變 20世紀(jì)70年代后期，日本安川電動機(jī)公司研制開發(fā)出了第一臺全電動的工業(yè)機(jī)器人，而此前的工業(yè)機(jī)器人基本上采用液壓驅(qū)動方式。與采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人相比，采用伺服電動機(jī)驅(qū)動的機(jī)器人在響應(yīng)速度、精度、靈活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液壓驅(qū)動的機(jī)器人，成為工業(yè)機(jī)器人驅(qū)動方式的主流。在此過程中，諧波減速器、R V減速器等高性能減速機(jī)構(gòu)的發(fā)展也功不可沒。近年來，交流伺服驅(qū)動已經(jīng)逐

31、漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的直流伺服驅(qū)動方式，直線電動機(jī)等新型驅(qū)動方式在許多應(yīng)用領(lǐng)域也有了長足發(fā)展。 2. 信息處理速度的提高 機(jī)器人的動作通常是通過機(jī)器人各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)的運(yùn)動而實現(xiàn)的。為了使機(jī)器人完成各種復(fù)雜動作，機(jī)器人控制器需要進(jìn)行大量計算，并在此基礎(chǔ)上向機(jī)器人的各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電動機(jī)發(fā)出必要的控制指令。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，CPU的計算能力有了很大提高，機(jī)器人控制器的性能也有了很大提高，高性能機(jī)器人控制器甚至可以同時控制20多個關(guān)節(jié)。機(jī)器人控制器性能的提高也進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人本身性能的提高，并擴(kuò)大了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。近年來，隨著信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)出現(xiàn)了多臺機(jī)器人通過網(wǎng)絡(luò)共

32、享信息，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行協(xié)調(diào)控制的技術(shù)趨勢。 3. 傳感器技術(shù)的發(fā)展 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展初期，工業(yè)機(jī)器人只具備檢測自身位置、角度和速度的內(nèi)部傳感器。近年來，隨著信息處理技術(shù)和傳感器技術(shù)的迅速發(fā)展，觸覺、力覺、視覺等外部傳感器已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人中得到廣泛應(yīng)用。各種新型傳感器的使用不但提高了工業(yè)機(jī)器人的智能程度，也進(jìn)一步拓寬了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍。 工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入人類歷史舞臺從事生產(chǎn)活動已近半個世紀(jì)，經(jīng)歷了示教再現(xiàn)型機(jī)器人、具有感覺功能的第二代機(jī)器人和智能型第三代機(jī)器人的發(fā)展過程，已從機(jī)械制造領(lǐng)域擴(kuò)展到電子 電器、冶金、化工、輕工、建筑、電力、郵電、軍事、海洋、醫(yī)療、家庭及服務(wù)等行業(yè)。 （1）2

33、0世紀(jì)50年代——萌芽期，1954年美國發(fā)表《通用重復(fù)性機(jī)器人》專利論文，第一次提出“工業(yè)機(jī)器人”和“示教再現(xiàn)”的概念；1959年推出第一臺工業(yè)機(jī)器人。 （2）20世紀(jì)60年代——黎明期，1962年美國機(jī)床鑄造公司生產(chǎn)出圓柱坐標(biāo)機(jī)器人，稍后又有公司推出球坐標(biāo)結(jié)構(gòu)機(jī)器人。1967年日本率先引進(jìn) 用于制造業(yè)。 （3）20世紀(jì)70年代——實用化期，到70年代末全世界已擁有萬臺以上機(jī)器人，日本已成為擁有機(jī)器人最多的國家。 （4）20世紀(jì)80年代——普及期，隨著制造業(yè)的發(fā)展，使工業(yè)機(jī)器人再發(fā)達(dá)國家走向普及，并向高速、高精度、輕量化、成套系統(tǒng)化和智能化發(fā)展，以滿足多品種少批量的需要。 （5）20世

34、紀(jì)90年代——擴(kuò)展?jié)B透期，隨著計算機(jī)技術(shù)、智能技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，第二代具有一定感覺功能的機(jī)器人已經(jīng)實用化并開始推廣，具有視覺、觸覺、高靈巧手指、能行走的第三代機(jī)器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域從制造業(yè)向非制造業(yè)發(fā)展，其應(yīng)用地域也從發(fā)達(dá)國家向發(fā)展中國家擴(kuò)展?jié)B透。 中國工業(yè)機(jī)器人經(jīng)過“七五”攻關(guān)計劃、“九五”攻關(guān)計劃和863計劃的支持已經(jīng)取得了較大進(jìn)展,工業(yè)機(jī)器人市場也已經(jīng)成熟,應(yīng)用上已經(jīng)遍及各行各業(yè),但進(jìn)口機(jī)器人占了絕大多數(shù)。我國在某些關(guān)鍵技術(shù)上有所突破,但還缺乏整體核心技術(shù)的突破,具有中國知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人則很少。目前我國機(jī)器人技術(shù)相當(dāng)于國外發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)80年代初的水平,

35、特別是在制造工藝與裝備方面,不能生產(chǎn)高精密、高速與高效的關(guān)鍵部件。我國目前取得較大進(jìn)展的機(jī)器人技術(shù)有:數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)與裝備、隧道掘進(jìn)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、工程機(jī)械智能化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)、裝配自動化機(jī)器人相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)已開發(fā)出金屬焊接、噴涂、澆鑄裝配、搬運(yùn)、包裝、激光加工、檢驗、真空、自動導(dǎo)引車等的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品,主要應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、家電等行業(yè)。 我國機(jī)器人技術(shù)主題發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)是:根據(jù)2l世紀(jì)初我國國民經(jīng)濟(jì)對先進(jìn)制造及自動化技術(shù)的需求,瞄準(zhǔn)國際前沿高技術(shù)發(fā)展方向創(chuàng)新性地研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)、產(chǎn)品技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)。未來工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重點有:第一,危險、惡劣環(huán)境作業(yè)

36、機(jī)器人:主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機(jī)器人;第二,醫(yī)用機(jī)器人:主要有腦外科手術(shù)輔助機(jī)器人,遙控操作輔助正骨等;第三,仿生機(jī)器人:主要有移動機(jī)器人,網(wǎng)絡(luò)遙控操作機(jī)器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。 工業(yè)機(jī)器人發(fā)展長期以來受限于成本較高與國內(nèi)勞動力價格低廉的狀況,隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展,近幾年的國民生產(chǎn)總值年平均增長率更是保持在9%左右,人民生活水平不斷地提高,勞動力供應(yīng)格局已經(jīng)逐步從“買方”市場轉(zhuǎn)為“賣方”市場、由供遠(yuǎn)大于求轉(zhuǎn)向供求平衡。作為制造業(yè)主力的農(nóng)民工也從早期的僅解決溫飽問題到現(xiàn)在對薪資和工作條件提出了更高的要求。這些情況使得許多勞動密集型企

37、業(yè)為了提高勞動生產(chǎn)率所采用的增加工人數(shù)量、延長工人勞動時間的方法變得成本高昂,同時也受到法律的限制和政策的阻礙。無論是企業(yè)還是社會都認(rèn)識到必須采取從改善機(jī)器設(shè)備入手,提高技術(shù)和資金的密集度來減少用工量以應(yīng)對這種改變?？傊?勞動力過剩程度降低、單個工人成本上升、對產(chǎn)品質(zhì)量更高的要求、國家對裝備制造業(yè)的重視等變化改善了機(jī)器人的使用環(huán)境,工業(yè)機(jī)器人及技術(shù)在中國已逐步得到了政府和企業(yè)的重視。隨著機(jī)器人知識的廣泛普及,人們對于各種機(jī)器人的了解與認(rèn)識逐步深化,利用機(jī)器人技術(shù)提升我國工業(yè)發(fā)展水平、從制造業(yè)大國向強(qiáng)國轉(zhuǎn)變,提高人民生活質(zhì)量成為全社會的共識。 目前，工業(yè)機(jī)器人有很大一部分應(yīng)用于制造業(yè)的物流搬運(yùn)

38、中。極大的促進(jìn)物流自動化，隨著生產(chǎn)的發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人的各方面的性能都得到了很大的改善和提高。氣動機(jī)械手大量的應(yīng)用到物流搬運(yùn)機(jī)器人領(lǐng)域。在手爪的機(jī)械結(jié)構(gòu)方面根據(jù)所應(yīng)用場合的不同以及對工件夾持的特殊要求，采取了多種形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)來完成對工件的夾緊和防止工件脫落的鎖緊措施。在針對同樣的目標(biāo)任務(wù)，采取多種運(yùn)動方式相結(jié)合的方式來達(dá)到預(yù)定的目的。驅(qū)動方面采用了一臺工業(yè)機(jī)器人多種驅(qū)動方式的情況，有液壓驅(qū)動，氣壓驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)驅(qū)動等等。愈來愈多的搬運(yùn)機(jī)器人是采用混合驅(qū)動系統(tǒng)的，這樣能夠更好的發(fā)揮各驅(qū)動方式的優(yōu)點，避免缺點。并且在它的控制精度方面和搬運(yùn)效率方面有了很大的提高。在搬運(yùn)機(jī)械手的控制方面

39、，出現(xiàn)了多種控制方式。在物料搬運(yùn)方面近年來呈現(xiàn)出的趨勢就是系統(tǒng)化。無論是我國還是國外，物料搬運(yùn)的發(fā)展都是由單一設(shè)備走向成套設(shè)備，由單機(jī)走向系統(tǒng)。在制造業(yè)方面，隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展，對物料搬運(yùn)系統(tǒng)也提出了新的要求。其特點是力求減少庫存、壓縮等待和輔助時間，使多品種、少批量的物料準(zhǔn)時到達(dá)要求的地點。這一趨勢在機(jī)械工業(yè)方面得到了很大的應(yīng)用。其中采用了機(jī)器人等先進(jìn)的物料搬運(yùn)技術(shù)，促進(jìn)了機(jī)械工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)水平提高。 當(dāng)代工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展一方面表現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大和機(jī)器人種類的增多。另一方面表現(xiàn)在機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)性能的提高和控制系統(tǒng)的智能化。前者是指應(yīng)用領(lǐng)域的橫向拓寬，后者是在性能及水

40、平上的縱向提高。機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)城的拓寬和性能水平的提高二者相輔相承、相互促進(jìn)。應(yīng)用領(lǐng)城的擴(kuò)大對機(jī)器人不斷提出斷的要求，推動機(jī)器人技術(shù)水平的提高.反過來，機(jī)器人性能與智能水平的提高，又使擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域成為可能。工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。 廣泛采用工業(yè)機(jī)器人，不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量，而且對保障人身安全，改善勞動環(huán)境，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動

41、生產(chǎn)率，節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本，有著十分重要的意義。和計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式 隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷向智能化方向發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深化，工業(yè)機(jī)器人已成為一種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，為工業(yè)自動化發(fā)揮了巨大作用，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。文章介紹了工業(yè)機(jī)器人的國內(nèi)國外的發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用趨勢，以及帶來的經(jīng)濟(jì)效益。 　　工業(yè)機(jī)器人是最典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備，技術(shù)附加值很高，應(yīng)用范圍很廣，作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)測，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機(jī)

42、之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(UNECE)和國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計，世界機(jī)器人市場前景看好，從20世紀(jì)下半葉起，世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快，年增長率平均在10％左右。2004年增長率達(dá)到創(chuàng)記錄的20％。其中，亞洲機(jī)器人增長幅度最為突出，高達(dá)43%。 　　廣泛的應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，可以逐步改善勞動條件，更強(qiáng)與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代。提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動強(qiáng)度，減少勞動風(fēng)險，提高機(jī)床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時

43、間和庫存，提高企業(yè)競爭力。 　　隨著科技的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成，可按預(yù)先引導(dǎo)動作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機(jī)器人，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型機(jī)器人它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務(wù)，它尚處于實驗研究階段。 第一、國外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展 　　美國是機(jī)器人的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)

44、機(jī)器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機(jī)器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。 　　日本在1967年從美國引進(jìn)第一臺機(jī)器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當(dāng)時勞動力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一，素有“機(jī)器人王國”之稱。德國引進(jìn)機(jī)器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代

45、替普通人的勞動。這為機(jī)器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。 　　法國政府一直比較重視機(jī)器人技術(shù)，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學(xué)技術(shù)體系，使法國機(jī)器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，把重點放在開展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開展應(yīng)用和開發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機(jī)器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機(jī)器人界擁有不可或缺的一席之地。 　　英國紀(jì)70年代末開始，推行并實施了一系措施列支持機(jī)器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機(jī)器人起步比當(dāng)今的機(jī)器人

46、大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時候政府對工業(yè)機(jī)器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導(dǎo)致英國的機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐幾乎處于末位。近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬蘭、丹麥等國家由于自身國內(nèi)機(jī)器人市場的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。目前，國際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、oTC、松下、 FANLUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的CO毗U及奧地利的工GM公司。 第二、國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展 　　我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代萌芽期，80年

47、代的開發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著 20世紀(jì)70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在世界掀起了一個高潮，在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80 年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人。 　　從2O世紀(jì)9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀

48、起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運(yùn)，碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。 　　目前，我國工業(yè)機(jī)器人公司主要有中國新松機(jī)器自動化股份有限公司和首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司。隨著工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的深度和廣度以及機(jī)器人智能水平的提高，工業(yè)機(jī)器人已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)用于維護(hù)維修的機(jī)器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)

49、生、食品加工、生活服務(wù)等領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多。汽車制造是一個技術(shù)和資金高度密集的產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，幾乎占到整個工業(yè)機(jī)器人的一半以上。在我國，工業(yè)機(jī)器人最初也是應(yīng)用于汽車和工程機(jī)械行業(yè)中。在汽車生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人是一種主要的制動化設(shè)備，在整車及零部件生產(chǎn)的弧焊、點焊、噴涂、搬運(yùn)、涂膠、沖壓等工藝中大量使用。據(jù)預(yù)測我國正在進(jìn)入汽車擁有率上升時期，在未來幾年里，汽車仍將每年15％左右的速度增長。所以未來幾年工業(yè)機(jī)器人的需求將會呈現(xiàn)出高速增長趨勢，年增幅達(dá)到50％左右，工業(yè)機(jī)器人在我國汽車行業(yè)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展。 　　工業(yè)機(jī)器人除了在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，在電子，食品加工

50、，非金屬加工，日用消費(fèi)品和木材家具加工等行業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求也快速增長。在亞洲，2005年安裝工業(yè)機(jī)器人72，600臺，與2004年相比，增長了40％，而應(yīng)用在電子行業(yè)的就占了31％左右。在歐洲地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計2005年與 2004年相l(xiāng)：tI業(yè)機(jī)器人在食品加工行業(yè)的應(yīng)用增長了17％左右，在非金屬加工行業(yè)的應(yīng)用增長了20％左右，在日用品消費(fèi)行業(yè)增長了32％，在木材家具加工行業(yè)增長了18％左右。工業(yè)機(jī)器人在石油方面也有廣泛的應(yīng)用，如海上石油鉆井、采油平臺、管道的檢測、煉油廠、大型油罐和儲罐的焊接等均可使用機(jī)器人來完成。在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人工作領(lǐng)域，

51、這些技術(shù)會使工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運(yùn)行成本低。據(jù)預(yù)測，今后機(jī)器人將在醫(yī)療、保健、生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè)、教育、救災(zāi)、海洋開發(fā)、機(jī)器維修、交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。 　　在我國，工業(yè)機(jī)器人市場份額大部分被國外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)占據(jù)著。在國際強(qiáng)手面前，國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)面臨著相當(dāng)大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強(qiáng)國”邁進(jìn)，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機(jī)器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。 7工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢 工業(yè)機(jī)器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實踐證明，它在提高

52、生產(chǎn)自動化水平，提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益，改善工人勞動條件等方面，有著令世人矚目的作用，引起了世界各國和社會各層人士的廣泛關(guān)注。在新的世紀(jì)，機(jī)器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。 1、 工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨 從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢主要為：結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化；控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化；伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化；多

53、傳感器融合技術(shù)的實用化；工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。 2、工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢 據(jù)UNECE/IFR預(yù)測，至2007年，全球新安裝裝機(jī)器人的數(shù)量將從2003年的81800套增至2007年的106000套，年平均增長7%。其中，日本2003-2007年工業(yè)機(jī)器人的銷售將從2003年的31600增長至2007年的41000套；歐洲2003-2007年工業(yè)機(jī)器人將從2003年的27100套增長至2007年的34000套；北美2003-2007年工業(yè)機(jī)器人市場每年平均增長5.8%，至2007年將增長到16000套。 8.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的

54、探討 縱觀世界各國在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)過程，可歸納為三種不同的發(fā)展模式，即日本模式、歐洲模式和美國模式： 1、日本模式 此種模式的特點是：各司其職，分層面完成交鑰匙工程。即機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo)，并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng)，并完成交鑰匙工程； 2、歐洲模式 此種模式的特點是：一攬子交鑰匙工程。即機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造，全部由機(jī)器人制造廠商自己完成； 3、美國模式 此種模式的特點是：采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人，企業(yè)需要時機(jī)器人通常

55、由工程公司進(jìn)口，再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備，完成交鑰匙工程。 我國從上世紀(jì)80年代開始在高校和科研單位全面開展工業(yè)機(jī)器人的研究，近20年來取得不少的科研成果。但是由于沒有和企業(yè)有機(jī)地進(jìn)行聯(lián)合，至今仍未形成具有影響力的產(chǎn)品和有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前國內(nèi)除了一家以組裝為主的中日合資的機(jī)器人公司外，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的工業(yè)機(jī)器人尚停留在高校或科研單位組織的零星生產(chǎn)，未能形成氣候。近10年來，進(jìn)口機(jī)器人的價格大幅度降低，對我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展造成了一定的影響，特別是我國自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價格上根本無法與之競爭。特別是我國在研制機(jī)器人的初期，沒有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，使得國內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)的機(jī)器

56、人過程中，只能依賴配套進(jìn)口的零部件，更削弱了我國企業(yè)的價格競爭力。 9. 結(jié)論 工業(yè)機(jī)器人市場競爭越來越激烈,中國制造業(yè)面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn),加快工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是我們抓住這個歷史機(jī)遇的主要途徑。因此我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)要認(rèn)識到以下幾點情況:第一,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是我國由制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人有更多的政策與經(jīng)濟(jì)支持,參考國外先進(jìn)經(jīng)驗,加大技術(shù)投入與改造;第二,在國家的科技發(fā)展計劃中,應(yīng)該繼續(xù)對智能機(jī)器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持,形成產(chǎn)品和自動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面;第三,部分國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)與國外相當(dāng),企業(yè)采購工業(yè)機(jī)器人時不要盲目進(jìn)口,應(yīng)該綜合評估,立足國產(chǎn)。