全球喷涂机器人发展概述(上海环盟)

全球喷涂机器人发展概述.................................................... 错误!未定义书签。

3.1 2012-2017年9月全球喷涂机器人发展情况概述 (2)

3.1.1 全球喷涂机器人发展现状 (2)

3.1.2 全球喷涂机器人发展特征 (2)

3.1.3 全球喷涂机器人市场规模 (4)

3.2 2012-2017年9月全球主要地区喷涂机器人发展状况 (4)

3.2.1 欧洲喷涂机器人发展情况概述 (4)

3.2.2 美国喷涂机器人发展情况概述 (4)

3.2.3 日本喷涂机器人发展情况概述 (5)

3.3 2017-2025年全球喷涂机器人发展前景预测 (7)

3.3.1 全球喷涂机器人市场规模预测 (7)

3.3.2 全球喷涂机器人发展前景分析 (7)

3.3.3 全球喷涂机器人发展趋势分析 (8)

3.1 2012-2017年9月全球喷涂机器人发展情况概述

3.1.1 全球喷涂机器人发展现状

在国外，机器人喷涂已经成为一项比较成熟的技术，有着三十多年的研究和发展历史。目前，国外尤以喷枪的建模分析和轨迹优化的研究居多。1986年，Klein首次探讨了喷涂机器人的离线编程技术，建立了喷涂离线编程系统，并能进行交互式设计和喷枪仿真与机器人的运动轨迹分析。1999年，Balkan等人用实验方法建立了涂料的分布方程，在此基础上探讨了喷枪模型在平面上的轨迹优化方法，并完成了实验研究。Hansbo等人针对旋转物体热喷涂机器人喷涂时的涂料累积模型进行了机器人运动轨迹优化分析，并进行了实验验证。Vejko等人以降低涂料浪费和电机负载为目标，在保证喷涂质量的前提下对相关的参数进行了优化。2001年，Arikan等人开发了一种喷涂机器人离线编程系统，实现了在线控制涂层厚度。2005年，Sheng等人提出了复杂自由曲面上喷涂机器人喷枪路径规划方法，通过建立优化目标函数来优化喷涂机器人喷枪路径模式及行走方向。Chen等人首次提出复杂曲面喷枪轨迹组合优化时的涂层干涉问题，并通过仿真数据讨论了解决方案。Duncan等人在空间频域的方法上给出了喷涂时路径间距的优化方法。2009年，Chen等人将基于曲面CAD模型的喷涂机器人轨迹规划方法与Atkar的方法进行比较，讨论了两种方法的优缺点。2010年，Gyorfi等人考虑到喷枪路径规划时的约束问题，用遗传算法和图搜索方法实现了方案优化。

3.1.2 全球喷涂机器人发展特征

发达国家开始进行工业机器人自动化领域的研究开始于第二次世界大战之后。二十世纪五十年代初，位于美国的奥斯汀长桥汽车公司开始设计了三轴工业机器人，主要对车身的表面进行喷漆作业。到了五十年代末年，位于美国考利莫里斯汽车公司设计了一条外车身自动喷涂生产线，主要由三台三轴串联机器人对其进行喷涂作业，大大提高了喷涂效率。但受制于当时三轴喷涂机器人有限的工作范围和其末端较低的挠性，还无法对形状较为复杂的对象进行喷涂作业，或者

喷涂作业不理想。等到了上世纪七十至八十年代，鉴于高于三自由度的机器人不断问世，发达国家的车身自动化喷涂生产线已经大量使用了此类喷涂机器人对汽车车身内部进行喷涂。例如，挪威的特拉法公司，出于避免有害化学气体对工作人员的影响，在二十世纪六十年代末开发出了专门喷涂零部件的多自由度串联式工业喷涂机械手，自动化程度高。之后喷涂自动化技术得到了空前的发展。德国的哈特隆、美国的米赫特和美国的福奇公司等等都投入研发并运用这一技术去进行工业生产，此次发展对后续发达国家的工业生产产生了非常大的影响。

在进入二十一世纪之后，随着各个领域的科学技术的快速发展，喷涂机器人技术的应用也更为广泛。现今，欧美、日本等发达国家在喷涂机器人仿真技术、控制技术、远程再示教技术等等方面积累了生产经验和大量实验数据，催使喷涂机器人的设计与制造进入产业化阶段。其中比较具有代表性的就是日本的发那科、Yaskawa，Mitsubishi以及瑞士的Asea Brown Boveri公司等公司生产制造的机器人产品。现如今国发达国家器人的特点主要在以下几方面：

（1）可靠性：机器人可靠性主要受制于控制系统的可靠性。由于发达国家的高新电子技术，特别是建立在以集成电路为核心的各种半导体器件可靠性大大增强，使得机器人控制系统的坏死率从以前的数千小时增加到了数万小时，使用寿命得到极大的提升。

（2）机构设计与优化：有限元分析和工业计算式辅助分析软件的广泛应用。机器人机构方面设计大多采用三维制图软件，如CREO等进行三维建模，再用运动学和动力学分析软件，如ADAMS进行运动学和动力学分析，某些精度要求高的机器人设计时还会采用有限元分析软件对机构进行弹性形变进行分析，有时还会用CAE进行热力学分析等等，这种分析软件大大降低了研发成本，缩短了研发周期。

（3）软件示教：直接示教和远程示教。通过多个CPU分别控制其全系统管理、实时坐标变换、实时对象跟踪、姿态保持、喷涂量控制、喷涂距离控制等等，再将这些控制信号汇总到机器人控制面板，或者通过数据连接线连接到电脑上进行操控。且多数控制面板己从按键界面转为了触控界面，更加人性化。

（4）数字化通信：通过将各个控制器连成局域网或者更广阔的网络，使得各个工作的机器人之间能够进行信息互享和情报汇总分析，使得其协调性得到极大的改善，目前实现此功能的有日本的安川和德国的库卡公司。

（5）感应器：受助于传感技术，目前机器能够对运动的速度、运动方向、关节转动的角度、运动惯性力、运动距离、周围环境的温度等等一系列参数进行实时感应跟踪，及时汇总与控制器，进行调整，确保机器人工作不会出现偏差。

3.1.3 全球喷涂机器人市场规模

2012年全球喷涂机器人市场规模为20.53亿元，2016年增长至59.53亿元，同比2015年增长25.15%。

图表- 1：2012-2017年9月全球喷涂机器人市场规模分析

数据来源：中国机器人产业联盟3.2 2012-2017年9月全球主要地区喷涂机器人发展状况

3.2.1 欧洲喷涂机器人发展情况概述

欧洲喷涂机器人已经实现了传感器、控制器、精密减速机等核心零部件完全自主化，已居于领先地位。

3.2.2 美国喷涂机器人发展情况概述

美国工业机器人发展主要经历四个历史阶段。第一阶段是20世纪60年代至70年代，其工业机器人产业处于研究阶段，1962年美国研制出世界上第一台工

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