工业机器人的发展
班级：07机械2班 姓名：陈明洁 学号：200730861235
摘要：工业机器人在现在制造技术中起着举足轻重的作用。本文介绍了国内工业机器人的发展现状，指出了我国工业机器人产业化发展影
响因素，阐述了工业机器人技术的发展趋势。
1 引言
机器人学是一门综合性的新兴学科，它涉及机械工程学、电器工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、信息传感工程学、声学工程学、仿生学以及人工智能工程学等多门尖端学科。工业机器人是机器人学的一个分支，它代表了机电一体化的最高成就。随着科学技术的不断发展，工业机器人已成为柔性制造系统、自动化工厂、计算机集成制造系统的自动化工具。广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量和数量，而且对于保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，对促进我国制造业的崛起有着十分重要的意义。
2工业机器人的发展现状
我国工业机器人起步于20世纪70年代初期过30多年的发展，大致可以分为3各阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的实用化期。在高技术发展的推动下，随着改革开放方针的实习，我国机器人技术的发展得到政府的重视和支持。在80年代中期，国家组织了对工业机器人需求的行业调研，结果表明，对第一代工业机器人的需求主要集中在汽车行业（占总需求的60~70%）。在众多专家的建议和规划下，于“七五”期间，由机电部主持，中央各部委、中科院及地方科研院所和大学参加，国家投入相当资金，进行了工业机器人基础技术、基础元器件、几类工业机器人整机及应用工程的开发研究。经过五年攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术（包括机械手、控制系统、驱动转动单元、测试系统的设计、制造、应用和小批量生产的工艺技术等）的开发，研制出喷漆，弧焊，点焊和搬运等作业机器人整机，几类专用和通用控制系统及几类关键元部件的主要性能指标达到80年代初国外同类产品的水平，并且形成小批量的生产能力。经过80年代尤其是后五年的努力，我国的工业机器人技术发展基本上可以立足国内。90年代中期，国家已选择以焊接机器人的工程应用为重点进行开发研究，从而迅速掌握焊接机器人应用工程成套开发技术、关键设备制造、工程配套、现场运行等技术。目前已有500台左右的焊接机器人分布于大陆各大中城市的汽车、摩托车、工程机械等制造业， 其中55%左右为弧焊机器人，45%左右为点焊机器人， 已建成的机器人焊接
柔性生产线5条，机器人焊接工作站300个。90年代后半期是实现现国产机器人的商品化， 为产业化奠定基础的时期。目前， 我国 （指大陆地区， 不包括港、台、澳）工业机器人数量只有约2500台，还没达到1997年新加坡（3000多台）和我国台湾省（5000多台）的水平。
3 产业化是我国工业机器人发展的必由之路从国内外的现状分析可以看出， 我国的工业机器人的装机台数和技术水平与国外还有一定的差距。随着我国加入世界贸易组织 （WTO） ， 我国的机器人产业将面临着新的发展机遇和来自国外
的挑战。要把握这一机遇， 迎接挑战， 取得快速发展的必由之路是走产业化道路。
3.1 产业化的影响因素
1）市场方面我国大力推行国企改革， 推行市场经济， 工业企业
大都在进行重组， 并正用先进制造技术来改造传统的生产方式， 提高基层的柔性生产水平是技术改造的重点。大量的企业进行产品转型生产夏改造与扩建为机器人提供了市场， 企业可毫无顾虑的在人与机器人之间做出选择， 以获得高质量、高效率、低成本的产品。同时， 生产的全球化和竞争的国际化， 以及产品的个性化不断发展创新，要求许多行业必须使用机器人和机械手才能参与国际市场的竞争，包括气沉、家用电器制造业等行业。这些行业目前使用的机器人太少，将成为机器人未来潜在的巨大市场。机器人价格将大幅度降低。最近几年，机器人本身的价格下降了30%，随着高速处理器、大功率晶体管和永磁电机的高速发展，机器人同计算机一样，功能越来越强，结构越来越简单，而价格越来越低，机器人日益成为大众化的具有广泛用途的机器，低价高性能使机器人在我国将具有非常好的前景。
2） 技术方面
我国于 1972年开始研究工业机器人， 上海、天津、北京、沈阳、哈尔滨、广州、昆明等研究单位和院校分别开发了固定程序、组合式、液压伺服型通用机器人， 并开始了机构学、计算机控制应用技术的研究。我国的机器人研究开发工作虽然起步较晚， 但在国家有关部门的支持和广大机器人学科技和教育工作者的努力下， 进展较快。已在工业机器人、特种机器人和智能机器人各方面取得成绩， 其中， 国家 “863” 计划智能机器人主题的研究更是令人目， 成果层出。这些成就已为发展工业机器人和智能机器人储备了许多重要的技术， 跟踪了国际先进的机器人技术， 将大大加快中国机器人产业化的进程。
3） 人员方面
随着国内外机器人学的快速发展， 国内许多大学开设了机器人学课程， 很多硕士研究生和博士研究生在从事机器人的开发和研究工作同时， 国家 “863” 计划从 ,1987 年开始实施以来， 组织和培养了一支2000多人的机器人研究开发队伍。另外， 国家正逐步制定必要的政策， 吸引在机器人技术方面学有所长的留学人员回国服务。虽然这支队伍还不够大、也不够强， 需要继续锻炼， 发展壮大， 但他们将成为机器人产业化的主力军。
4） 观念方面
机器人能提供稳定的高效率与高质量的产品， 是人无法提供的， 尤其在生产节拍高的自动化生产线和恶劣的环境中， 人无法取代机器人， 市场日益全球化，不使用机器人， 难以提高竞争力。中国人口众多， 劳动力廉价， 不需要机器人的观念正在改变。
4 工业机器人的发展趋势
敏捷制造策略的提出， 为工业机器人的发展提供了新的机遇。敏捷制造的基本思想是企业能迅速将其组织和装备重组， 快速响应市场变化， 生产出满足用户需求的个性化产品。敏捷制造要求企业底层的生产设备具有柔性和可动态重组的能力。机器人是一种具有高度柔性的自动化生产设备。如果我们站在更高的层次， 将机器人视为一种有 “感知、思维和行动” 的机器，那么， 敏捷生产设备就应当是新一代机器人化的机器。这将为工业机器人的发展提出更高的要求。
4．1）朝着标准化方向发展
提高运动速度和运动精度， 减轻重量和减少安装占用空间， 必将导致工业机器人功能部件的标准化和模块组合化 （它可以分为机械模块、信息检测模块、和控制模块等） ， 以降低制造成本和提高可靠性。近年来， 世界各国注意发展组合式机器人。它是采用标准
化的组合件拼装而成的。目前， 国外已经研制和生产了各种不同的标准组件。除了机器人用的各种伺服电机、传感器外， 手臂、手腕和机身的结构也已经标准化了， 如臂伸缩轴、臂升降轴、臂俯仰轴、臂摆动轴； 手腕旋转轴、摆动轴、固定台身、机座、移动轴等。
4.2）研究新型机器人结构
随着工业机器人作业精度的提高和作业环境的复杂化， 应开发新型微动机构保证动作精度； 开发多关节、多自由度的手臂和手指， 研制新型的行走机构等以适应复杂的作业的需要。
4.3）朝着智能化方向发展
在多品种， 小批量生产的柔性制造自动化技术中，特别是机器人自动装配技术中， 要求工业机器人对外部环境和对象物体有自适应能力， 即具有一定的 “智能” ， 机器人的智能化是指机器人具有感觉、知觉等， 即有很强的检测功能和判断功能。为此， 必须开发类似人类感觉器官的传感器 （如触觉传感器、视觉传感器、测距传感器等） ， 发展多传感器的信息融合技术。通过各种传感器得到关于工作对象和外部环境的信息， 以及信息库中存储的数据、经验、规划的资料， 以完成模式识别， 用 “专家系统” 等智能系统进行问题求解， 动作规划。
4.4)研究机器人协作控制
先进制造技术的发展对协作机器人学的研究与发展起着积极的促进作用。随着先进制造技术的发展，工业机器人已从当初的柔性上、下料装置正在成为高度柔性、高效率和可重组的装配、制造和加工系统中的生产设备。在这样的生产线上， 机器人是作为一个群体工作的， 不论每个机器人在生产线上起什么作用， 它总是作为系统中的一员而存在。因此， 要从组成敏捷制造生产系统的观点出发， 来研究工业机器人的进一步发展。而面向先进制造环境的机器人柔性装配系统和机器人加工系统中， 不仅有多机器人的集成， 还有机器人与生产线、周边设备、生产管理系统以及人的集成。因此， 以系统的观点来发展新的机器人控制系统，有大量的理论与实践的工作要做。
5 结束语
要缩短我国工业机器人应用及研究与国外的差距， 必须利用自己的优势走产业化的发展道路。同时， 在现代制造技术快速发展的今天， 还必须在研究和开发上跟踪机器人技术的发展趋势。我国机器人产业要快速发展，不能只靠几家科研单位的单方面努力，机器人不应该只作为展览会上的表演者。研制单位必须与市场需求紧密结合，让机器人走进工厂和家庭，实现真正的产业化。同时，应当把发展机器人产业纳入政府重要产业政策中，引导和扶持企业进行产业和产品结构调整，加速机器人产业化进程。
