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1技術原理

機器人控制系統是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。

工業機器人技術

工業機器人控制技術的主要任務就是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。

關鍵技術包括：

（1）開放性模塊化的控制系統體系結構：采用分布式CPU計算機結構，分為機器人控制器（RC），運動控制器（MC），光電隔離I/O控制板、傳感器處理板和編程示教盒等。機器人控制器（RC）和編程示教盒通過串口/CAN總線進行通訊。機器人控制器（RC）的主計算機完成機器人的運動規劃、插補和位置伺服以及主控邏輯、數字I/O、傳感器處理等功能，而編程示教盒完成信息的顯示和按鍵的輸入。

（2）模塊化層次化的控制器軟件系統：軟件系統建立在基于開源的實時多任務操作系統Linux上，采用分層和模塊化結構設計，以實現軟件系統的開放性。整個控制器軟件系統分為三個層次：硬件驅動層、核心層和應用層。三個層次分別面對不同的功能需求，對應不同層次的開發，系統中各個層次內部由若干個功能相對對立的模塊組成，這些功能模塊相互協作共同實現該層次所提供的功能。

（3）機器人的故障診斷與安全維護技術：通過各種信息，對機器人故障進行診斷，并進行相應維護，是保證機器人安全性的關鍵技術。

（4）網絡化機器人控制器技術：當前機器人的應用工程由單臺機器人工作站向機器人生產線發展，機器人控制器的聯網技術變得越來越重要。控制器上具有串口、現場總線及以太網的聯網功能。可用于機器人控制器之間和機器人控制器同上位機的通訊，便于對機器人生產線進行監控、診斷和管理。

2種類介紹

移動機器人（AGV）

移動機器人（AGV）是工業機器人的一種類型，它由計算機控制，具有移動、自動導航、多傳感器控制、網絡交互等功能，它可廣泛應用于機械、電子、紡織、卷煙、醫療、食品、造紙等行業的柔性搬運、傳輸等功能，也用于自動化立體倉庫、柔性加工系統、柔性裝配系統（以AGV作為活動裝配平臺）；同時可在車站、機場、郵局的物品分撿中作為運輸工具。

*物流技術發展的新趨勢之一，而移動機器人是其中的核心技術和設備，是用現代物流技術配合、支撐、改造、提升傳統生產線，實現點對點自動存取的高架箱儲、作業和搬運相結合，實現精細化、柔性化、信息化，縮短物流流程，降低物料損耗，減少占地面積，降低建設投資等的*和裝備。

點焊機器人

焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等

焊接機器人

特點，焊接質量明顯優于人工焊接，大大提高了點焊作業的生產率。

點焊機器人主要用于汽車整車的焊接工作，生產過程由各大汽車主機廠負責完成。*工業機器人企業憑借與各大汽車企業的*合作關系，向各大型汽車生產企業提供各類點焊機器人單元產品并以焊接機器人與整車生產線配套形式進入中國，在該領域*主導地位。

隨著汽車工業的發展，焊接生產線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165公斤點焊機器人是當前汽車焊接中常用的一種機器人。2008年9月，機器人研究所研制完成*臺165公斤級點焊機器人，并成功應用于奇瑞汽車焊接車間。2009年9月，經過優化和性能提升的第二臺機器人完成并順利通過驗收，該機器人整體技術指標已經達到國外同類機器人水平。

弧焊機器人

弧焊機器人主要應用于各類汽車零部件的焊接生產。在該領域，*大型工業機器人生產企業主要以向成套裝備供應商提供單元產品為主。

關鍵技術包括：

（1）弧焊機器人系統優化集成技術：弧焊機器人采用交流伺服驅動技術以及高精度、高剛性的RV減速機和諧波減速器，具有良好的低速穩定性和高速動態響應，并可實現免維護功能。

（2）協調控制技術：控制多機器人及變位機協調運動，既能保持焊槍和工件的相對姿態以滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。

（3）焊縫軌跡跟蹤技術：結合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優點，采用激光傳感器實現焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對復雜工件進行焊接的柔性和適應性，結合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘余偏差，基于偏差統計獲得補償數據并進行機器人運動軌跡的修正，在各種工況下都能獲得佳的焊接質量。

激光加工機器人

激光加工機器人是將機器人技術應用于激光加工中，通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業。本系統通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統通過對加工工件的自動檢測，產生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數據直接加工。可用于工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復等。

關鍵技術包括：

（1）激光加工機器人結構優化設計技術：采用大范圍框架式本體結構，在增大作業范圍的同時，保證機器人精度；

（2）機器人系統的誤差補償技術：針對一體化加工機器人工作空間大，精度高等要求，并結合其結構特點，采取非模型方法與基于模型方法相結合的混合機器人補償方法，完成了幾何參數誤差和非幾何參數誤差的補償。

（3）高精度機器人檢測技術：將三坐標測量技術和機器人技術相結合，實現了機器人高精度在線測量。

（4）激光加工機器人*語言實現技術：根據激光加工及機器人作業特點，完成激光加工機器人*語言。

（5）網絡通訊和離線編程技術：具有串口、CAN等網絡通訊功能，實現對機器人生產線的監控和管理；并實現上位機對機器人的離線編程控制。

真空機器人

真空機器人是一種在真空環境下工作的機器人，主要應用于半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導體裝備整機的研發進度和整機產品競爭力的關鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬于禁運產品目錄，真空機械手已成為嚴重制約我國半導體設備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅型真空機器人技術屬于原始創新技術。

關鍵技術包括：

（1）真空機器人新構型設計技術：通過結構分析和優化設計，避開*，設計新構型滿足真空機器人對剛度和伸縮比的要求；

（2）大間隙真空直驅電機技術：涉及大間隙真空直接驅動電機和高潔凈直驅電機開展電機理論分析、結構設計、制作工藝、電機材料表面處理、低速大轉矩控制、小型多軸驅動器等方面。

（3）真空環境下的多軸精密軸系的設計。采用軸在軸中的設計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱的問題。

（4）動態軌跡修正技術：通過傳感器信息和機器人運動信息的融合，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過動態修正運動軌跡，保證機器人準確地將晶圓從真空腔室中的一個工位傳送到另一個工位。

（5）符合SEMI標準的真空機器人語言：根據真空機器人搬運要求、機器人作業特點及SEMI標準，完成真空機器人*語言。

（6）可靠性系統工程技術：在IC制造中，設備故障會帶來巨大的損失。根據半導體設備對MCBF的高要求，對各個部件的可靠性進行測試、評價和控制，提高機械手各個部件的可靠性，從而保證機械手滿足IC制造的高要求。

潔凈機器人

潔凈機器人是一種在潔凈環境中使用的工業機器人。隨著生產技術水平

潔凈機器人

不斷提高，其對生產環境的要求也日益苛刻，很多現代工業產品生產都要求在潔凈環境進行，潔凈機器人是潔凈環境下生產需要的關鍵設備。

關鍵技術包括：

（1）潔凈潤滑技術：通過采用負壓抑塵結構和非揮發性潤滑脂，實現對環境無顆粒污染，滿足潔凈要求。

（2）高速平穩控制技術：通過軌跡優化和提高關節伺服性能，實現潔凈搬運的平穩性。

（3）控制器的小型化技術：根據潔凈室建造和運營成本高，通過控制器小型化技術減小潔凈機器人的占用空間。

（4）晶圓檢測技術：通過光學傳感器，能夠通過機器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無缺片、傾斜等信息。

3歷史沿革

已知早的工業機器人，符合ISO定義是由“條例”格里菲斯P·泰勒于1937年完成并出版的Meccano雜志，1938年3月。幾乎*是用吊車狀裝置建成的Meccano件和動力由單個電動機。運動五軸是可能的，包括搶而搶旋轉。自動化是用穿孔紙帶通電螺線管，這將有利于起重機的控制桿的運動來實現的。該機器人可以在預先設定的圖案疊積木。需要為每個所需的運動馬達的轉數，次繪制在坐標紙上。然后這個信息被轉移到紙帶上，從而也推動了機器人的單個馬達。1997，克里斯舒特建造的機器人的完整副本。

喬治·迪沃申請了個機器人的在1954年（1961年授予）。制作機器人的家公司是Unimation，由迪沃并成立約瑟夫F. Engelberger于1956年，并且是基于迪沃的原始。Unimation機器人也被稱為可編程移機，因為一開始他們的主要用途是從一個點傳遞對象到另一個，不到十英尺左右分開。他們用液壓 執行機構，并編入關節 坐標，即在一個教學階段進行存儲和回放操作中的各關節的角度。他們是到一英寸的1 / 10,000。Unimation后*其技術，川崎重工和GKN，制造Unimates分別在日本和英國。一段時間以來Unimation的競爭對手是美國辛辛那提米拉克龍公司 的俄亥俄州。這從根本上改變了20世紀70年代后期，幾個大財團的日本開始生產類似的工業機器人。

1969年，維克多·沙因曼在斯坦福大學發明了斯坦福大學的手臂，全電動，6軸多關節型機器人的設計允許一個手臂的解決方案。這使得它地跟蹤在太空中任意路徑拓寬了潛在用途的機器人更復雜的應 用，如裝配和焊接。沙因曼則設計了第二臂的MIT 人工智能實驗室，被稱為“麻省理工學院的手臂。” 沙因曼，接收獎學金從Unimation發展他的設計后，賣給那些設計以Unimation誰進一步發展他們的支持，通用汽車公司，后來它上市的可編程的通用機裝配（PUMA）。

工業機器人在歐洲起飛相當快，既ABB機器人和庫卡機器人帶來機器人市場在1973年ABB機器人（原ASEA）推出IRB 6，世界上*市售全電動微型處理器控制的機器人。前兩個IRB 6機器人被出售給馬格努森在瑞典進行研磨和拋光管彎曲并在1974年1月被安裝在生產同樣是在1973年，庫卡機器人建立了自己的個機器人，被稱為FAMULUS，也1關節機器人具有6機電驅動軸。

在機器人技術在20世紀70年代后期，許多美國公司的興趣增加進入該領域，包括大公司，如通用電氣和通用汽車公司（這就形成合資 FANUC機器人與FANUC日本LTD）。美國創業公司包括Automatix和嫻熟技術，公司在機器人熱潮在1984年的高度，Unimation收購了西屋電氣公司 107萬美元。西屋出售Unimation以史陶比爾法韋日SCA的法國于1988年，還在進行關節型機器人用于一般工業和潔凈室應用，甚至買的機器人事業部，博世于2004年底。

只有少數的非日本公司管理，終在這個市場中生存，其中主要的有：嫻熟技術，史陶比爾，Unimation，在瑞典 - 瑞士公司ABB阿西亞·布朗Boveri公司，在德國公司的KUKA機器人與意大利公司柯馬。[1] 

4主要特點

戴沃爾提出的工業機器人有以下特點:將數控機床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構聯接在一起，預先設定的機械手動作經編程輸入后，系統就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內，任務的執行過程中，機器人的各個關節在伺服驅動下依次再現上述位置，故這種機器人的主要技術功能被稱為“可編程”和“示教再現”。

1962年美國推出的一些工業機器人的控制方式與數控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業機器人系統。

工業機器人顯著的特點有以下幾個：

（1）可編程。生產自動化的進一步發展是柔性啟動化。工業機器人可隨其工作環境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡率的柔性制造過程中能發揮很好的功用，是柔性制造系統中的一個重要組成部分。

（2）擬人化。工業機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應能力。

（3）通用性。除了專門設計的*的工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執行不同的作業任務。

（4）工業機器技術涉及的學科相當廣泛，歸納起來是機械學和微電子學的結合-機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都是微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發展必將帶動其他技術的發展，機器人技術的發展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業技術的發展水平。

當今工業機器人技術正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業環境的自適應能力的方向發展。當前，對*機器人技術的發展有影響的國家是美國和日本。美國在工業機器人技術的綜合研究水平上仍處于地位，而日本生產的工業機器人在數量、種類方面則居世界*。

（1）技術*工業機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發等*制造技術于一體，通過對過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策，實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境污染，是工業自動化水平的高體現。

（2）技術升級工業機器人與自動化成套裝備具備精細制造、精細加工以及柔性生產等技術特點，是繼動力機械、計算機之后，出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產工具，是實現生產數字化、自動化、網絡化以及智能化的重要手段。

（3）應用領域廣泛工業機器人與自動化成套裝備是生產過程的關鍵設備，可用于制造、安裝、檢測、物流等生產環節，并廣泛應用于汽車整車及汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、*、煙草、金融、醫藥、冶金及印刷出版等眾多行業，應用領域非常廣泛。

（4）技術綜合性強工業機器人與自動化成套技術，集中并融合了多項學科，涉及多項技術領域，包括工業機器人控制技術、機器人動力學及仿真、機器人構建有限元分析、激光加工技術、模塊化程序設計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等*制造技術，技術綜合性強。

5組成結構

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

工業機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮；關節型的臂部有多個轉動關節。

工業機器人按執行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行

工業機器人

機構由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用于連續焊接和涂裝等作業。

工業機器人按程序輸入方式區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上已編好的作業程序文件，通過RS232串口或者以太網等通信方式傳送到機器人控制柜。

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），將指令信號傳給驅動系統，使執行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。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器人自動工作時，控制系統從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執行機構再現示教的各種動作。示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人，能在較為復雜的環境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能，即成為智能型工業機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環境，并自動完成更為復雜的工作。

6發展前景

中國

中國的工業機器人

我國工業機器人起步于上世紀1970年初期，經過20多年的發展，大致經歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發期和90年代的適用化期。

1970年我國也發射了人造衛星。世界上工業機器人應用掀起一個高潮，尤其在日本發展更為迅猛，它補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機器人。

進入80年代后，在高技術浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機器人技術的開發與研究得到了政府的重視與支持。“七五”期間，國家投入資金，對工業機器人及其零部件進行攻關，完成了示教再現式工業機器人成套技術的開發，研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術研究發展計劃（863計劃）開始實施，智能機器人主題跟蹤世界機器人技術的前沿，經過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機器人。

從90年代初期起，我國的國民經濟進入實現兩個根本轉變時期，掀起了新一輪的經濟體制改革和技術進步熱潮，我國的工業機器人又在實踐中邁進一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產業化基地，為我國機器人產業的騰飛奠定了基礎。

雖然中國的工業機器人產業在不斷的進步中，但和*同行相比，差距依舊明顯。從*來說，更無法相提并論。工業機器人很多核心技術，當前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產業發展的一個重要瓶頸。

隨著人口紅利的逐漸下降，企業用工成本不斷上漲，工業機器人正逐步走進公眾的視野。中國產業洞察網分析師*認為，人口紅利的持續消退，給機器人產業帶來了重大的發展機遇；在國家政策支持下，產業有望迎來爆發期。

*工業機器人的應用領域也有所擴大。2010年，在德國市場，除了汽車行業，食品行業顯著增加了機器人的

緊湊型機器人 （2張）

 利用。可見，在藥品和化妝品行業和塑料行業，機器人的投資潛力巨大。預計亞洲將成為工業機器人行業發展快的地區。

《2014-2018年中國工業機器人行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示，2013年中國市場銷售36560臺工業機器人，占*銷售量的五分之一，同比增幅達60%，取代日本成為世界大工業機器人市場。預計2014年本體產值約90億元，本體加集成市場規模約270億元。

根據2011年3月發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》，中國在“十二五”時期將加快發展戰略性新型產業。*在相關決定中指出：“發展戰略性新型產業已成為世界主要國家搶占新一輪經濟和科技發展制高點的重大戰略”，包括“裝備制造產業”、“新材料產業”、“新能源產業”及“節能環保產業”等。今后十年我國裝備制造業的銷售產值將占全部裝備制造業銷售產值的30%以上。工業機器人行業作為裝備制造產業的重要組成部分，必將在此期間得到更多的政策扶持，實現進一步增長。

中國到2014年將成為*大的工業機器人消費國。預計到2015年，中國機器人市場需求量將達3.5萬臺，占*總量的16.9%，成為規模大的機器人市場。專家表示，未來3年中國工業機器人市場復合增速可達30%，爆發性增長可期。

盡管各大企業面臨著轉型升級的陣痛，但不少具備實力、具有長遠眼光的企業已經在此陣痛中尋找到了新的出路。山推作為國內大型工程機械生產廠家和推土機*企業，在自動化焊接設備的應用上應該說走到了國內同行的前列，其在20世紀90年代中期就開始應用焊接機器人和自動化焊接專機。這些舉措不僅使企業的生產效率得到了有效提高，也轉變了員工的傳統觀念。

當前，國外已經研制和生產了各種不同的標準組件，而中國作為未來工業機器人的主要生產國，標準化的過程是發展趨勢。

中國制造業面臨著向轉變，承接*制造、參與*分工的巨大挑戰。加快工業機器人技術的研究開發與生產是中國抓住這個歷史機遇的主要途徑。因此我國工業機器人產業發展要進一步落實：，工業機器人技術是我國由制造大國向制造強國轉變的主要手段和途徑，政府要對國產工業機器人有更多的政策與經濟支持，參考*進經驗，加大技術投入與改造；第二，在國家的科技發展計劃中，應該繼續對智能機器人研究開發與應用給予大力支持，形成產品和自動化制造裝備同步協調的新局面；第三，部分國產工業機器人質量已經與國外相當，企業采購工業機器人時不要盲目進口，應該綜合評估，立足國產。

智能化、仿生化是工業機器人的高階段，隨著材料、控制等技術不斷發展，實驗室產品越來越多的產品化，逐步應用於各個場合。伴隨移動互聯網、物聯網的發展，多傳感器、分布式控制的精密型工業機器人將會越來越多，逐步滲透制造業的方方面面，并且由制造實施型向服務型轉化。

工業機器人先大規模使用的區域將會出如今發達地區。隨著產業轉移的進行，發達地區的制造業需要提升。基於工人成本不斷增長的現實，工業機器人的應用成為好替代方式。未來我國工業機器人的大范圍應用將會集中在廣東、江蘇、上海、北京等地，其工業機器人擁有量將占全國一半以上。

日益增長的工業機器人市場以及巨大的市場潛力吸引世界著名機器人生產廠家的目光。當前，我國進口的工業機器人主要來自日本，但是隨著諸如“機器人”類似的具有自有知識產權的企業不斷出現，越來越多的工業機器人將會由中國制造。

中國成大工業機器人市場

機器人的運用范圍越來越廣泛，即使在很多的傳統工業領域中人們也在努力使機器人代替人類工作，在食品工業中的情況也是如此。人們已經開發出的食品工業機器人有包裝罐頭機器人、自動午餐機器人和切割牛肉機器人等，機器人在食品加工領域應用得如魚水。[2] 

中國到2016年或成為*大的機器人市場

25日，2014中國機器人產業發展高峰會議在張家港舉行。*裝備工業司副司長王衛明的透露，預計中國到2016年或成為*大的機器人市場。

王衛明這一“預計”無疑讓眾多關心中國機器人市場的與會商家有點竊喜。眼下，中國市場可謂是機器人熱潮涌動。王衛明說，不久前他去參加一個機床展，竟然展出的一半產品是機器人。

機器人需求猛增

“人力成本的逐年上漲，將刺激制造業對機器人的需求。”王衛明稱，汽車行業使用機器人多，醫藥等行業的增長需求甚至達到*以上，2013年*機器人銷量16.8萬臺。

“機器換人”已是大勢所趨

未來的5至10年將成為中國市場的爆發期，業界對此普遍持樂觀態度。曲道奎認同這一觀點。作為國內的機器人制造企業新松機器人自動化股份有限公司的掌舵人，他在會上不斷提醒企業要意識到該行業的殘酷性。他呼吁，在機器人這個產業里中國要避免處于產業鏈低端位置。

在中國廉價勞動力優勢逐漸消失的背景下，“機器換人”已是大勢所趨。面對機器人產業誘人的大蛋糕，中國各地都行動了起來，機器人企業、機器人產業園如雨后春筍般層出不窮，積極投身這場“掘金戰”中。

王衛明在會上指出，國內在機器人產業化方面存在諸多問題。面對將要到來的“機器人時代”，中國未來將加強頂層設計，組建的機器人產業發展專家咨詢委員會；完善標準體系建設；加大對機器人國產化的政策支持力度；支持國產工業機器人的應用和示范等。

2015年安徽工業機器人產業規模預計超200億元

根據安徽省戰略性新興產業區域集聚發展試點實施方案，國家支持在皖打造機器人、新型顯示兩大產業集聚試點。蕪馬合地區作為目前我國的工業機器人產業集聚試點，發展目標是到2015年培育3家至5家產值超50億元的*，形成產業規模超200億元。

2014年3月，蕪湖市已規劃用地5000畝建設機器人產業園，依托埃夫特、瑞祥工業、陀曼精機等企業，集聚產業科技創新要素，打造以主機為龍頭、關鍵零部件協作配套的機器人全產業鏈。蕪湖市早在2007年就啟動了工業機器人項目，如今，*企業安徽埃夫特公司已形成系列化工業機器人研發和制造能力，實際裝機臺數位居自主品牌*，在汽車、家電、機械加工等多個行業得到廣泛應用。該市正在建設的6個重點項目，涉及工業機器人整機項目以及伺服電機、驅動及控制系統、精密減速機等配套的核心零部件項目。[2] 

國外

在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。*諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。

機器人技術是具有前瞻性、戰略性的高技術領域。*電氣電子工程師協會IEEE的科學家在對未來科技發展方向進行預測中提出了4個重點發展方向，機器人技術就是其中之一。

1990年10月，*機器人工業人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人*標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業機器人分為四類：⑴順序型。這類機器人擁有規定的程序動作控制系統；⑵沿軌跡作業型。這類機器人執行某種移動作業，如焊接。噴漆等；⑶遠距作業型。比如在月球上自動工作的機器人；⑷智能型。這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。

日本工業機器人產業早在上世紀90年代就已經普及了和第二類工業機器人，并達到了其工業機器人發展史的鼎盛時期。而今已在第發展三、四類工業機器人的路上取得了舉世矚目的成就。日本下一代機器人發展重點有：低成本技術、高速化技術、小型和輕量化技術、提高可靠性技術、計算機控制技術、網絡化技術、高精度化技術、視覺和觸覺等傳感器技術等。

根據日本政府2007年*的一份計劃，日本2050年工業機器人產業規模將達到1.4兆日元，擁有百萬工業機器人。按照一個工業機器人等價于10個勞動力的標準，百萬工業機器人相當于千萬勞動力，是當前日本全部勞動人口的15%。

我國工業機器人起步于70年代初，其發展過程大致可分為三個階段：70年代的萌芽期；80年代的開發期；90年代的實用化期。而今經過20多年的發展已經初具規模。當前我國已生產出部分機器人關鍵元器件，開發出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業機器人。一批國產工業機器人已服務于國內諸多企業的生產線上；一批機器人技術的研究人才也涌現出來。一些相關科研機構和企業已掌握了工業機器人操作機的優化設計制造技術；工業機器人控制、驅動系統的硬件設計技術；機器人軟件的設計和編程技術；運動學和軌跡規劃技術；弧焊、點焊及大型機器人自動生產線與周邊配套設備的開發和制備技術等。某些關鍵技術已達到或接近世界水平。

一個國家要引入高技術并將其轉移為產業技術（產業化），必須具備5個要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進*和設備，培養人才，打開市場。日本工業機器人產業的輝煌得益于本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現出了對發展工業機器人的大力支持。

7應用領域

工業機器人的典型應用包括焊接、刷漆、組裝、采集和放置（例如包裝、碼垛和 SMT）、產品檢測和測試等; 所有的工作的完成都具有性、持久性、速度和準確性。

在美洲地區，工業機器人的應用非常廣泛，其中汽車與汽車零部件制造業為主要的應用領域，2012年美洲地區這兩個行業對工業機器人的需求占總份額的61%。

美洲地區主要行業對工業機器人需求比例

亞洲方面，工業機器人大規模應用的時機已經成熟。汽車行業的需求量持續快速增長，食品行業的需求也有所增加，電子行業則是工業機器人應用快的行業。工業機器人行業正成為受亞洲政府財政扶持的戰略新興產業之一。

工業機器人市場的大幕已經拉開，世界機器人市場的需求即將進人噴發期，中國潛在的巨大機械設備生產市場需求已初露端倪，工業機器人進軍機床行業投資前景可期。
　　工業機器人能替代越來越昂貴的勞動力，同時能提升工作效率和產品品質。富士康機器人可以承接生產線精密零件的組裝任務，更可替代人工在噴涂、焊接、裝配等不良工作環境中工作，并可與數控超精密鐵床等工作母機結合模具加工生產，提高生產效率，替代部分非技術工人。
　　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十分明顯，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*。
　　在發達國家中工業機器人自動化生產線成套裝備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已大量使用工業機器人自動化生產線以保證產品質量和生產率。目前典型的成套裝備有大型轎車殼體沖壓自動化系統技術和成套裝備、大型機器人車體焊裝自動化系統技術和成套裝備、電子電器等機器人柔性自動[3]  。

輸送線

1.系統簡介

機器人及輸送線物流自動化系統主要由如下幾個部分組成：

機器人輸送線

（1）自動化輸送線：將產品自動輸送，并將產品工裝板在各裝配工位定位，裝配完成后能使工裝板自動循環；設有電機過載保護，驅動鏈與輸送鏈直接嚙合，傳遞平穩，運行可靠。

（2）機器人系統：通過機器人在特定工位上準確、快速完成部件的裝配，能使生產線達到較高的自動化程度；機器人可遵照一定的原則相互調整，滿足工藝點的節拍要求；備有與上層管理系統的通信接口。

（3）自動化立體倉儲供料系統：自動規劃和調度裝配原料，并將原料及時向裝配生產線輸送，同時能夠實時對庫存原料進行統計和監控。

（4）全線主控制系統：采用基于現場總線—Profibus DP 的控制系統，不僅有*的實時性，更有*的可靠性。

（5）條碼數據采集系統：使各種產品制造信息具有規范、準確、實時、可追溯的特點，系統采用文件服務器和大容量存儲設備，快速采集和管理現場的生產數據。

（6）產品自動化測試系統：測試終產品性能指標，將不合格產品轉入返修線。

（7）生產線監控/調度/管理系統：采用管理層、監控層和設備層三級網絡對整個生產線進行綜合監控、調度、管理，能夠接受車間生產計劃，自動分配任務，完成自動化生產。

2.應用領域

機器人及輸送線物流自動化系統可應用于建材、家電、電子、化纖、汽車、食品等行業。

涂膠

1．產品簡介：

機器人涂膠工作站是機器人中心研制開發的機器人應用系統，

人涂膠工作站

主要包括機器人、供膠系統、涂膠工作臺、工作站控制系統及其它周邊配套設備。為了提高系統的可靠性，涂膠工作站中的機器人和供膠系統，一般采用國外產品，我所根據用戶的需求，進行工作臺、控制柜及周邊配套設備的設計制造，并完成涂膠系統的集成。該工作站自動化程度高，適用于多品種、大批量生產，可廣泛地應用于汽車風擋、汽車摩托車車燈、建材門窗、太陽能光伏電池涂膠等行業。

2．車燈機器人涂膠工作站主要技術指標：

車燈機器人涂膠工作站主要由機器人、膠機、涂膠工作臺、控制柜等設備組成。

（1）機器人：

自動化所可應用戶要求選用機器人品牌、并根據用戶產品尺寸確定機器人規格型號。機器人重復定位精度≤0.1mm、涂膠工作速度150～250mm/s。

機器人具有6個控制軸，可以靈活地生成任何空間軌跡，可以完成各種復雜布膠動作。加之其運動快速、平穩、重復精度高，可充分保證生產節拍需求，并保證膠條均勻，使產品質量穩定。

（2）供膠系統：

機器人涂膠工作站供膠系統有冷膠和熱熔膠兩種供膠方式，自動化所可根據不同客戶的要求配置供膠系統。該供膠系統可以與機器人動作銜接，正確完成布膠及供膠動作。

（3）涂膠工作臺

涂膠工作臺結構方式主要包括：

· 往復式雙工位工作臺

· 回轉式雙工位工作臺

· 固定式雙工位工作臺

· 固定式單工位工作臺

我所可根據用戶要求設計制造各種形式工作臺，保證燈具安裝方便、定位準確，運行可靠。

（4）工作站控制柜：

工作站控制柜的設計融入了多行業的技術經驗和采用了*的電氣技術，其性能指標居國內水平。系統設計均采用成熟的技術，元器件采用高可靠性的*,并經過嚴格的進貨檢驗，因此，工作站控制系統具有*的可靠性。

控制柜主要功能：

· 工件程序號顯示及選擇

· 工作臺、機器人、輸膠系統協調與互鎖

· 工作臺工作狀態選擇

· 具有故障報警、急停功能

· 計數功能

3．用戶效益分析：

（1）自動化程度高，生產效率高，產量大。

（2）運行可靠，涂膠精度高，產品質量穩定。

（3）節省人力，節省材料，降低生產成本。

（4）改善作業環境，符合環保要求。

（5）產量增加時，無需增加人力，只需增加機器人工作時間。

焊接

1.簡介

隨著電子技術、計算機技術、數控及機器人技術的發展，自動弧焊機器

機器人焊接工作站

人工作站, 從60年代開始用于生產以來，其技術已日益成熟，主要有以下優點：⑴穩定和提高焊接質量；⑵提高勞動生產率；⑶改善工人勞動強度，機器人可在有害環境下工作；⑷降低了對工人操作技術的要求；⑸縮短了產品改型換代的準備周期（只需修改軟件和必要的夾具即可），減少相應的設備投資。因此，在各行各業已得到了廣泛的應用。該系統一般多采用熔化極氣體保護焊（MIG、MAG、CO2焊）或非熔化極氣體保護焊（TIG、等離子弧焊）方法。設備一般包括：焊接電源、焊槍和送絲機構、焊接機器人系統及相應的焊接軟件及其它輔助設備等。

自動化47所已設計制造了多種自動機器人焊接工作站，均為企業帶來了良好的效益，在自動機器人焊接工作站領域積累了豐富的經驗。

2.技術指標

工件尺寸：可按用戶的工件大小設計。

工件重量：可按用戶要求設計。

焊接速度：一般取5～50mm/s，根據焊縫大小來選定。

機器人重復定位精度：±0.05mm

移動機構重復定位精度：±0.1mm

變位機重復定位精度：±0.1mm

機器人螺柱焊接：設備一般包括焊接電源、自動退釘機、自動焊槍、機器人系統、相應的焊接軟件及其它輔助設備等。

焊接效率：5-8個/分鐘

螺釘規格：直徑2-8mm

長度：10-40mm

機器人重復定位精度：±0.05mm

3.應用領域

自動機器人焊接工作站可廣泛地應用于鐵路、航空航天、*、冶金、汽車、電器等各個行業。

4.用戶效益分析

隨著我國加入WTO，我國經濟的發展和*正在接軌，國內競爭和*競爭的界限將越來越模糊，改造過去的生產方式和管理模式已迫在眉睫。在焊接領域也是如此，采用自動化焊接提高生產率和產品質量已是大勢所趨。在大型企業是這樣，對中小型企業也是如此。

采用機器人進行焊接作業可以*地提高生產效益和經濟效率；另一方面，機器人的移位速度快，可達3m/s，甚至更快。因此，一般而言，采用機器人焊接比同樣用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接質量優良且穩定。

自動裝箱

1.系統簡介

機器人自動裝箱、碼垛工作站是一種集成化的系統，它包括工業機器人、控制器、編程器、機器人手爪、自動拆/疊盤機、托盤輸送及定位設備和碼垛模式軟件等。它還配置自動稱重、貼標簽和檢測及通訊系統，并與生產控制系統相連接，以形成一個完整的集成化包裝生產線。

（1）生產線末端碼垛的簡單工作站：

這是一種柔性碼垛系統，它從輸送線上下料，并完成工件碼垛、加層墊等工序，然后用輸送線將碼好的托盤送走。

（2）碼垛/拆垛工作站：

這種柔性碼垛系統可將三垛不同貨物碼成一垛，機器人還可抓取托盤和層墊，一垛碼滿后由輸送線自動輸出。

（3）生產線中碼垛：

工件在輸送線定位點被抓取并放到兩個不同托盤上，層墊也由機器人抓取。托盤和滿垛通過線體自動輸出或輸入。

（4）生產線末端碼垛的復雜工作站：

工件來自三條不同線體，它們被抓取并放到三個不同托盤上，層墊也由機器人抓取。托盤和滿垛由線體上自動輸出或輸入。

2.技術指標

工件：箱體、板材、袋料、罐/紙類包裝

工件尺寸：可按用戶的工件大小設計

工件重量：可按用戶要求設計

工件移動范圍：可按用戶要求設計

機器人自由度數：6個

機器人重復精度：± 0.1mm

3.應用領域

機器人自動裝箱、碼垛工作站可應用于建材、家電、電子、化纖、汽車、食品等行業。

4.用戶效益分析

由于機器人自動裝箱、碼垛工作站在產品的裝箱、碼垛等工序實現了自動化作業，并且具有安全檢測、連鎖控制、故障自診斷、示教再現、順序控制、自動判斷等功能，從而大大地提高了生產效率和工作質量，節省了人力，建立了現代化的生產環境。

自動焊接

1．產品簡介

轉軸自動焊接工作站用于以轉軸為基體（上置若干懸臂）的各類工件的焊接，它由焊接機器人、回轉雙工位變位機（若干個工位）及工裝夾具組成，在同一工作站內通過使用不同的夾具可實現多品種的轉軸自動焊接，焊接的相對位置精度很高。由于采用雙工位變位機，焊接的同時，其他工位可拆裝工件，*地提高了效率。

2．技術指標

10—50mm，長度300—900mm，焊接速度3—15mm/s，焊接工藝采用MAG混合氣體保護焊，變位機回轉，變位精度達0.05mm。　轉軸直徑：

3．應用領域

可廣泛應用于高質量、高精度的以轉軸為基體的各類工件焊接，適用于電力、電氣、機械、汽車等行業。

4．效益分析

采用手工電弧焊進行轉軸焊接，工人勞動強度*，產品的一致性差，生產效率低，僅為2—3件/小時。采用自動焊接工作站后，產量可達到15—20件/小時，焊接質量和產品的一致性也大幅度的提高。

8發展方向

工業機器人正向著智能化方向發展，而智能工業機器人將成為未來的技術制高點和經濟增長點。

要想跟上未來工業發展，工業機器人技術是*制造技術的代表。首要任務是提高工業機器人的智能化技術。智能化技術可以提高機器人的工作能力和使用性能。智能化技術的發展將推動著機器人技術的進步，未來智能化水平將標志著機器人的水平，雖然目前還有很多問題需要解決，但隨著科學技術的進步，會逐漸改進發展。未來的智能化方向不會改變，并且會將機器人產品拓展到更多行業，形成完備的系統。現今我國人工利息不時上升的大環境下，工業機器人必將迅速發展，逐漸成為工廠自動化生產線的主要發展形式。[4] 

近年來，智能機器人越來越多的介入到了人類的生產和生活中，人工智能技術不僅在西方國家發展勢頭強勁，在中國的發展前景也同樣引人注目，業內人士分析表示，中國已然是*機器人行業增長快的市場，國內的高增長將使得中國未來兩年內超越日本，成為世界上大的工業機器人市場。[5] 

在近段時間里，美國谷歌（Google）公司陸續收購多家與智能機器人有關的技術公司，這引發了外界的廣泛關注。該公司是目前世界上具創新意識和研發能力的科技公司之一;雖然它為人所熟知的業務范圍是搜索、廣告和云計算，但在近卻重金砸向智能機器人產業。中國*學者周海中教授認為，谷歌進軍智能機器人領域正其時，它看到了未來的技術制高點和經濟增長點；此舉意義深遠，它采取了新的發展模式，為其長遠利益作打算。[6] 

9市場結構

根據*機器人聯合會（IFR）發布的在2012年世界機器人研究報告，在2011年年底為至少有1,153,000個運行的工業機器人。預計這個數字到2015年年底將達到1,575,000個。

根據*機器人聯合會2011年度的估計，工業機器人*銷售額為85億美元。包括軟件，外圍設備和系統工程的成本后，機器人系統的年度營業額估計在2011年達到255億美元。

日本政府估計，該行業可能從約在2006年52億美元到在2010年接近260億美元，并在2025年激增至700億美元。在2005年，日本已有超過370,000個正在運行的工業機器人。在2007年的國家技術發展路線圖中，貿易部呼吁到2025年要在全國各地安裝100萬臺工業機器人。