工業(yè)機器人的發(fā)展與應用研究

1 引言 

工業(yè)機器人是機器人的一種，它由操作機．控制器．伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感器裝置構(gòu)成，是一種仿人操作自動控制，可重復編程，能在三難空間完成各種作業(yè)的機電一體化的自動化生產(chǎn)設備，特別適合于多品種，變批量柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件的快速更新?lián)Q代起著十分重要作用。 

2 工業(yè)機器人帶來的效益 

廣泛的應用工業(yè)機器人，可以逐步改善勞動條件，更強與可控的生產(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，降低工人的勞動強度，減少勞動風險，提高機床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時間和庫存，提高企業(yè)競爭力。 

3 工業(yè)機器人的發(fā)展 

隨著科技的不斷進步，工業(yè)機器人的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型機器人，它主要由機器手控制器和示教盒組成，可按預先引導動作記錄下信息重復再現(xiàn)執(zhí)行，當前工業(yè)中應用最多。第二代為感覺型機器人，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋調(diào)整的能力，目前已進入應用階段。第三代為智能型機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，它尚處于實驗研究階段。 

3．1國外工業(yè)機器人的的發(fā)展 

美國是機器人的誕生地，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)機器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機器人技術在國際上仍一直處于領先地位。其技術全面、先進，適應性也很強。 

日本在1967年從美國引進第一臺機器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到了 “救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一，素有“機器人王國”之稱。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導致的勞動力短缺，國民的技術水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展、應用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定，對于一些危險、有毒、有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動。這為機器人的應用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。 

法國政府一直比較重視機器人技術，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學技術體系，使法國機器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機器人基礎技術方面的研究，把重點放在開展機器人的應用研究上。而由工業(yè)界支持開展應用和開發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機器人界擁有不可或缺的一席之地。 

英國紀70年代末開始，推行并實施了一系措施列支持機器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機器人起步比當今的機器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時候政府對工業(yè)機器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導致英國的機器人工業(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。 

3．2國內(nèi)工業(yè)機器人的發(fā)展 

我國工業(yè)機器人起步于20世紀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年代的開發(fā)期和90年代的應用化期。隨著20世紀70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應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)機器人。進入20世紀80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術浪潮的沖擊下，我國機器人技術的開發(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，對工定機器人及零部件進行攻關，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。，國家高技術研究發(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器人。 

從2O世紀9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。 

目前，我國工業(yè)機器人公司主要有中國新松機器自動化股份有限公司和首鋼莫托曼機器人有限公司。

4 工業(yè)機器人的應用 

隨著工業(yè)機器人發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，工業(yè)機器人已在眾多領域得到了應用。從傳統(tǒng)的汽車制造領域向非制造領域延伸。如采礦機器人、建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)用于維護維修的機器人等。在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、食品加工、生活服務等領域工業(yè)機器人的應用也越來越多。汽車制造是一個技術和資金高度密集的產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)機器人應用最廣泛的行業(yè)，幾乎占到整個工業(yè)機器人的一半以上。在我國，工業(yè)機器人最初也是應用于汽車和工程機械行業(yè)中。在汽車生產(chǎn)中工業(yè)機器人是一種主要的制動化設備，在整車及零部件生產(chǎn)的弧焊、點焊、噴涂、搬運、涂膠、沖壓等工藝中大量使用。據(jù)預測我國正在進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)機器人的需求將會呈現(xiàn)出高速增長趨勢，年增幅達到50％左右，工業(yè)機器人在我國汽車行業(yè)的應用將得到快速發(fā)展。 

工業(yè)機器人除了在汽車行業(yè)的廣泛應用，在電子，食品加工，非金屬加工，日用消費品和木材家具加工等行業(yè)對工業(yè)機器人的需求也快速增長。在亞洲，2005年安裝工業(yè)機器人72，600臺，與2004年相比，增長了40％，而應用在電子行業(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：tI業(yè)機器人在食品加工行業(yè)的應用增長了17％左右，在非金屬加工行業(yè)的應用增長了20％左右，在日用品消費行業(yè)增長了32％，在木材家具加工行業(yè)增長了18％左右。工業(yè)機器人在石油方面也有廣泛的應用，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器人來完成。在未來幾年，傳感技術，激光技術，工程網(wǎng)絡技術將會被廣泛應用在工業(yè)機器人工作領域，這些技術會使工業(yè)機器人的應用更為高效，高質(zhì)，運行成本低。據(jù)預測，今后機器人將在醫(yī)療、保健、生物技術和產(chǎn)業(yè)、教育、救災、海洋開發(fā)、機器維修、交通運輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領域得到應用。 

5 結(jié)束語 

在我國，工業(yè)機器人市場份額大部分被國外工業(yè)機器人企業(yè)占據(jù)著。在國際強手面前，國內(nèi)的工業(yè)機器人企業(yè)面臨著相當大的競爭壓力。如今我國正從一個“制造大國”向“制造強國”邁進，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，政府務必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。