工业机器人

工业机器人XxxxxxXxxxxxxxxxx摘要：在分析总结国内工业机器人技术研究现状以及我国近几年来所取得的进步基础上,论述了我国工业机器人技术的发展趋势及其主要任务。

关键词：工业机器人;研究现状发展趋势引言工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。

工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。

它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。

国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。

论文1.工业机器人技术的研究现状美国是工业机器人的诞生地，基础雄厚，技术先进。

现今美国有着一批具有国际影响力的工业机器人供应商，像Adept Technologe 、American Robot 、Emersom Industrial Automation 等。

德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。

目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。

世界上的机器人供应商分为日系和欧系。

瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。

1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。

1975年生产出第一台焊接机器人。

到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后，工业机器人的发展前景在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。

国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。

全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。

1.1 机器人工作原理肌肉系统，用来移动身体结构；感官系统，用来接收有关身体和周围环境的信息；能量源，用来给肌肉和感官提供能量；大脑系统，用来处理感官信息和指挥肌肉运动。

机器人的组成部分与人类极为类似。

一个典型的机器人有一套可移动的身体结构、一部类似于马达的装置、一套传感系统、一个电源和一个用来控制所有这些要素的计算机“大脑”。

从本质上讲，机器人是由人类制造的“动物”，它们是模仿人类和动物行为的机器。

机器人是“能自动工作的机器”，它们有的功能比较简单，有的就非常复杂，但必须具备以下三个特征：身体是一种物理状态，具有一定的形态，机器人的外形究竟是什么样子，这取决于人们想让它做什么样的工作，其功能设定决定了机器人的大小、形状、材质和特征等等。

大脑就是控制机器人的程序或指令组，当机器人接收到传感器的信息后，能够遵循人们编写的程序指令，自动执行并完成一系列的动作。

控制程序主要取决于下面几种因素：使用传感器的类型和数量，传感器的安装位置，可能的外部激励以及需要达到的活动效果。

动作就是机器人的活动，有时即使它根本不动，这也是它的一种动作表现，任何机器人在程序的指令下要执行某项工作，必定是靠动作来完成的。

1.2 机器人构造工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。

主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。

大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

1.3 机器人的分类工业机器人按臂部的运动形式分为四种。

直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。

点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。

编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。

在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。

示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

1.4工业机器人应用机器人有很多种，例如智能独体系统机器人，这种机器人目前还只是用于军方执行任务的特殊机器人，还有一种就是民用机器人，做家务用的，不过还尚未普及，几十年之后就有了吧，不过现在科技还没到那种程度，机器人还在研发中，现在最先进的机器人也只能和人进行简单沟通和做简易的一些动作，所以机器人现在还只是研发中的东西哦，并非在谋各领域起到什么太大的作用，不过在不远的将来，机器人的应用将得到翻天覆地的变化！机器人在汽车行业应用最多机器人产业发展到今天，国人比较关注机器人在工厂上的应用。

现阶段关注得比较多的还是服务性机器人。

像炒菜机器人、保安机器人、助老助残机器人等与日常生活比较密切的机器人，已经成为新宠。

据悉，相对于服务性的机器人来说，工厂里运用机器人的比例相对较高。

2.我国工业机器人的发展2.1发展情况我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。

70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。

我国也发射了人造卫星。

世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。

在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。

进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。

“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。

1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。

从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

2.2国内工业机器人市场工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况,随着中国经济持续快速的发展,近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右,人民生活水平不断地提高,劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。

作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。

这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂,同时也受到法律的限制和政策的阻碍。

无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手,提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。

总之,劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境,工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。

随着机器人知识的广泛普及,人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化,利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变,提高人民生活质量成为全社会的共识。

国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用,长期以来推进机器人技术以提升传统产业,利用机器人技术发展高新产业。

目前,政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额,并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。

国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人,各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。

根据我国海关统计,最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍,年平均增长率超过40%。

2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台,国内生产数量约700台左右。

2004年市场规模已经增长到万台左右,数量和金额相对于2001年都增长了两倍。

2004年国产工业机器人数量突破了1400台,产值突破8亿元人民币。

进口机器人数量超过9000台,其中多功能机器人约1700台,简易机器人7500台,进口额约25亿美元。

德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台,2000年以后已经突破121台,销售量翻了近3倍。

可以预见,中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。

1）以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。

汽车制造业属于技术、资金密集型产业,也是工业机器人应用最广泛的行业。

在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。

2000年开始,受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响,我国汽车工业进入了一个高速增长期。

面对这种局面,国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模,国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资,整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。

据不完全统计,最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的,海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。

可知,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。

2）沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。

我国工业机器人的使用集中在广东、江苏、上海、北京等地,工业机器人的拥有量占全国的一半以上,这种分布态势和增长趋势符合我国现阶段经济发展状况。

我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到长江三角洲地区,而且长江三角洲地区在制造业中所占的比重越来越大。

3）外商独资企业、中外合资企业和国有企业是工业机器人的主要客户。