工業機器人發展現狀淺談
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企業：控制網
領域：傳感器
行業：輸配電
- 點擊數：2492 發布時間：2008-02-02 11:45:32
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機器人與機器人技術
機器人的最初出現是傳統的機構學與近代電子技術相結合的產物。當前，機器人技術是綜合了計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術。是當代十分活躍的研究開發領域，它包括正在逐步深入的機器人學基礎技術研究，也包擴對國民經濟有著重要作用的機器人工程應用技術研究。
1961年，美國的Consolided Control Corp和AMF公司聯合制造了第一臺實用的示教再現型工業機器人，迄今為止，世界上對工業機器人的研究已經經歷了四十余年的歷程，日本、美國、法國、德國的機器人產業已日趨成熟和完善。工業機器人由操作機 （機械本體）、控制器、伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作、自動控制、可重復編程、能在三維空間完成各種作業的機電一體化自動化生產設備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產。它對穩定、提高產品質量，提高生產效率改善勞動條件和產品的快速更新換代起著十分重要的作用。
（1）操作機：通過有限元分析、模態分析及仿真設計等現代設計方法的運用，機器人操作機已實現了優化設計。
（2）控制器：控制器的性能進一步提高，已由過去控制標準的6軸機器人發展到現在能夠控制21軸甚至27軸，并且實現了軟件伺服和全數字控制。
（3）傳感裝置：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機器人系統中已得到成功應用，并實現了焊縫自動跟蹤和自動化生產線上物體的自動定位以及精密裝配作業等，大大提高了機器人的作業性能和對環境的適應性。
（4）并聯機構：采用并聯機構，利用機器人技術，實現高精度測量及加工，這是機器人技術向數控技術的拓展，為將來實現機器人和數控技術一體化奠定了基礎。
（5）網絡通信：機器人控制器已實現了與Canbus、Profibus總線及一些網絡的連接，使機器人由過去的獨立應用向網絡化應用邁進了一大步，也使機器人由過去的專用設備向標準化設備發展。
另外由于微電子技術的快速發展和大規模集成電路的應用，使機器人系統的可靠性有了很大的提高。機器人系統的可靠性已達到6萬小時，幾乎可以滿足任何場合的需求。
工業機器人帶來的效益
廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本，有著十分重要的意義。和計算機、網絡技術一樣，工業機器人的廣泛應用正在日益改變著人類的生產和生活方式。
發達國家的使用經驗表明:使用工業機器人可以降低廢品率和產品成本，提高了機床的利用率，降低了工人誤操作帶來的殘次零件風險等，其帶來的一系列效益也是十分明顯的，例如減少人工用量、減少機床損耗、加快技術創新速度、提高企業競爭力等。機器人具有執行各種任務特別是高危任務的能力，平均故障間隔期達60000小時以上，比傳統的自動化工藝更加先進。采用工業機器人具有如下優點:第一，改善勞動條件，逐步提高生產效率；第二，更強與可控的生產能力，加快產品更新換代；第三，提高零件的處理能力與產品質量；第四，消除枯燥無味的工作，節約勞動力；第五，提供更安全的工作環境，降低工人的勞動強度，減少勞動風險；第六，減少機床損耗；第七，減少工藝過程中的工作量及降低停產時間和庫存；第八，提高企業競爭力。
在面臨全球性競爭的形勢下，制造商們正在利用工業機器人技術來幫助生產價格合理的優質產品。一個公司想要獲得一個或多個競爭優勢，實現機器人自動化生產將是推動業務發展的有效手段。
工業機器人應用領域
自從20世紀60年代初人類創造了第一臺工業機器人以后，機器人就顯示出它極大的生命力，經過四十多年的發展，工業機器人已在越來越多的領域得到了應用。在制造業中，尤其是在汽車產業中，工業機器人得到了廣泛的應用。如在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測及倉庫堆垛等作業中，機器人都已逐步取代了人工作業。 目前，汽車制造業是制造業所有行業中人均擁有工業機器人密度最高的行業，如，2004年德國制造業中每1萬名工人中擁有工業機器人的數量為162臺，而在汽車制造業中每1萬名工人中擁有工業機器人的數量則為1140臺；意大利的這一數值更能說明問題，2004年意大利制造業中每1萬名工人中擁有工業機器人的數量為123臺，而在汽車制造業中每1萬名工人中擁有工業機器人的數量則高達1600臺。
隨著工業機器人向更深更廣方向的發展以及機器人智能化水平的提高，機器人的應用范周還在不斷地擴大，已從汽車制造業推廣到其他制造業，進而推廣到機械加工行業、電子電氣行業、橡膠及塑料工業、食品工業、木材與家具制造業等領域中。在工業生產中，弧焊機器人、點焊機器人、分配機器人、裝配機器人、噴漆機器人及搬運機器人等工業機器人都已被大量采用。2005年，亞洲地區電子電氣行業對工業機器人的需求僅次于汽車及汽車零部件制造業，其占所有行業總需求的比例為31%；而在歐洲地區橡膠及塑料工業對工業機器人的需求則遠遠超過電子電氣行業而排名第二位；美洲地區由于汽車及汽車零部件制造業對工業機器人的需求遙遙領先，所以金屬制品業(包括機械)、橡膠及塑料工業以及電子電氣行業對工業機器人的需求比例相當，均在7%左右。另外諸如采礦機器人、建筑業機器人以及水電系統維護維修機器人等各種非制造行業。此外，在國防軍事、醫療衛生、生活服務等領域機器人的應用也越來越多，如無人偵察機(飛行器)、警備機器人、醫療機器人、家政服務機器人等均有應用實例。機器人正在為提高人類的生活質量發揮著重要的作用。而且，隨著人類生活水平的提高及文化生活的日益豐富多彩，未來各種專業服務機器人和家庭用消費機器人將不斷貼近人類生活，其市場的繁榮興旺將指日可待。
工業機器人應用現狀及國內外發展現狀
在國外，工業機器人技術日趨成熟，已經成為一種標準設備被工業界廣泛應用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業機器人公司，它們包括：瑞典的ABB Robotics，日本的FANUC、Yaskawa，德國的KUKA Roboter，美國的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics，意大利COMAU，英國的AutoTech Robotics，加拿大的Jcd International Robotics，以色列的Robogroup Tek公司，這些公司已經成為其所在地區的支柱性產業。
在我國，工業機器人的真正使用到現在已經接近20多年了，已經基本實現了試驗、引進到自主開發的轉變，促進了我國制造業、勘探業等行業的發展。隨著我國門戶的逐漸開放，國內的工業機器人產業將面對越來越大的競爭與沖擊，因此，掌握國內工業機器人市場的實際情況，把握我國工業機器人研究的相關進展，顯得十分重要。
我國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”“、八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業的近30條自動噴漆生產線（站）上獲得規模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。在國內，工業機器人產業剛剛起步，但增長的勢頭非常強勁。如中國科學院沈陽自動化所投資組建的新松機器人公司，年利潤增長迅速。但總的來看我國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統技術與國外比有差距。
工業機器人的發展趨勢
● 工業機器人的技術發展趨勢
從近幾年世界機器人推出的產品來看，工業機器人技術正在向智能化、模塊化和系統化的方向發展，其發展趨勢主要為：結構的模塊化和可重構化；控制技術的開放化、PC化和網絡化；伺服驅動技術的數字化和分散化；多傳感器融合技術的實用化；工作環境設計的優化和作業的柔性化以及系統的網絡化和智能化等方面。
● 工業機器人的產業發展趨勢
國際機器人聯盟（IFR）與聯合國歐洲經濟委員會（UNECE）發布的數據顯示，全球多用途工業機器人銷售從2003年開始恢復增長，預計在2005年到2008年間，全球工業機器人銷量預計年均增長6.1％，到2008年增至12.1萬臺。
以具體地區而言，亞太地區仍將是工業機器人使用量最高的地區，預計日本的工業機器人銷量將由2004年的3.71萬臺增至2008年的4.59萬臺。而整體亞太地區的工業機器人銷量將由2004年的5.2萬臺增至2008年的7.04萬臺。北美地區的工業機器人銷量也將穩定增加，預計將由2004年的1.34萬臺增至2008年的1.65萬臺。而歐洲地區的工業機器人銷量預計到2008年將增至3.37萬臺。
結語
工業機器人是最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。國外專家預測，機器人產業是繼汽車、計算機之后出現的一種新的大型高技術產業。隨著我國工業企業自動化水平的不斷提高，工業機器人市場也會越來越大，這就給工業 機器人研究、開發、生產者帶來巨大商機。然而機遇也意味著挑戰，目前全球各大工業機器人供應商都已大力開拓中國市場，依靠自身優勢，提高自主創新，尋求發展道路，是中國工業機器人生產企業在激烈市場競爭中需面對的問題。
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北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號
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