本文目錄一覽：
- 1、機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)
- 2、碼垛機(jī)器人的生產(chǎn)線
- 3、工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的？
- 4、21世紀(jì)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)！！！！！！！
- 5、我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
- 6、碼垛的機(jī)器人和搬運(yùn)的機(jī)器人有哪些不同呢？
機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)
那么總結(jié)一下，我們認(rèn)為，機(jī)器人有三個(gè)發(fā)展階段，那么也就是說(shuō)，我們習(xí)慣于把機(jī)器人分成三類，一種是第一代機(jī)器人，那么也叫示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它是通過(guò)一個(gè)計(jì)算機(jī)，來(lái)控制一個(gè)多自由度的一個(gè)機(jī)械，通過(guò)示教存儲(chǔ)程序和信息，工作時(shí)把信息讀取出來(lái)，然后發(fā)出指令，這樣的話機(jī)器人可以重復(fù)的根據(jù)人當(dāng)時(shí)示教的結(jié)果，再現(xiàn)出這種動(dòng)作，比方說(shuō)汽車的點(diǎn)焊機(jī)器人，它只要把這個(gè)點(diǎn)焊的過(guò)程示教完以后，它總是重復(fù)這樣一種工作，它對(duì)于外界的環(huán)境沒(méi)有感知，這個(gè)力操作力的大小，這個(gè)工件存在不存在，焊的好與壞，它并不知道，那么實(shí)際上這種從第一代機(jī)器人，也就存在它這種缺陷，因此，在20世紀(jì)70年代后期，人們開(kāi)始研究第二代機(jī)器人，叫帶感覺(jué)的機(jī)器人，這種帶感覺(jué)的機(jī)器人是類似人在某種功能的感覺(jué)，比如說(shuō)力覺(jué)、觸覺(jué)、滑覺(jué)、視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和人進(jìn)行相類比，有了各種各樣的感覺(jué)，比方說(shuō)在機(jī)器人抓一個(gè)物體的時(shí)候，它實(shí)際上力的大小能感覺(jué)出來(lái)，它能夠通過(guò)視覺(jué)，能夠去感受和識(shí)別它的形狀、大小、顏色。抓一個(gè)雞蛋，它能通過(guò)一個(gè)觸覺(jué)，知道它的力的大小和滑動(dòng)的情況。
那么第三代機(jī)器人，也是我們機(jī)器人學(xué)中一個(gè)理想的所追求的最高級(jí)的階段，叫智能機(jī)器人，那么只要告訴它做什么，不用告訴它怎么去做，它就能完成運(yùn)動(dòng)，感知思維和人機(jī)通訊的這種功能和機(jī)能，那么這個(gè)目前的發(fā)展還是相對(duì)的只是在局部有這種智能的概念和含義，但真正完整意義的這種智能機(jī)器人實(shí)際上并沒(méi)有存在，而只是隨著我們不斷的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能的概念越來(lái)越豐富，它內(nèi)涵越來(lái)越寬。
那么從三代機(jī)器人發(fā)展過(guò)程中，從另一個(gè)方面，我們對(duì)機(jī)器人從應(yīng)用的角度進(jìn)行了分類，比如說(shuō)工業(yè)機(jī)器人，它包括點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、搬運(yùn)、碼垛，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中工作的這種機(jī)器人，我們統(tǒng)稱為工業(yè)機(jī)器人，那么從不同的應(yīng)用中，到水下去作業(yè)的叫水下機(jī)器人，到空間作業(yè)的叫空間機(jī)器人，同時(shí)又存在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)，對(duì)醫(yī)療機(jī)器人叫醫(yī)用機(jī)器人，還包括娛樂(lè)機(jī)器人，建筑和居室上用的機(jī)器人，所以從應(yīng)用分類，它包括從行業(yè)、應(yīng)用角度，也可以進(jìn)行這樣簡(jiǎn)單的分類。
下面我簡(jiǎn)單介紹一下我國(guó)機(jī)器人發(fā)展的基本概況。剛才談到了日本在20世紀(jì)60年代和美國(guó)都在開(kāi)始進(jìn)行機(jī)器人的研究，由于我們國(guó)家存在很多其他的各種因素、問(wèn)題。我們國(guó)家在機(jī)器人的研究，在20世紀(jì)70年代后期，當(dāng)時(shí)我們?cè)趪?guó)家北京舉辦一個(gè)日本的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品展覽會(huì)，在這個(gè)會(huì)上有兩個(gè)產(chǎn)品，一個(gè)是數(shù)控機(jī)床，一個(gè)是工業(yè)機(jī)器人，這個(gè)時(shí)候，我們國(guó)家的許多學(xué)者，看到了這樣一個(gè)方向，開(kāi)始進(jìn)行了機(jī)器人的研究，但是這時(shí)候研究，基本上還局限于理論的探討階段，那么真正進(jìn)行機(jī)器人研究的時(shí)候，是在七五、八五、九五、十五將近這二十年的發(fā)展，發(fā)展最迅速的時(shí)候，是在1986年我們國(guó)家成立了863計(jì)劃是高技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，就將機(jī)器人技術(shù)作為一個(gè)重要的發(fā)展的主題，國(guó)家投入將近幾個(gè)億的資金開(kāi)始進(jìn)行了機(jī)器人研究，使得我們國(guó)家在機(jī)器人這一領(lǐng)域得到很快地、迅速地發(fā)展。
目前主要單位像中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所，原機(jī)械部的北京自動(dòng)化所，像哈爾濱工業(yè)大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，清華大學(xué)，還包括中科院北京自動(dòng)化所等等的一些單位都做了非常重要的研究工作，也取得了很多的成果，而且目前這幾年來(lái)看，我們國(guó)家在高校里邊，有很多單位從事機(jī)器人研究，很多研究生和博士生都在從事機(jī)器人方面的研究，目前我們國(guó)家比較有代表性的研究，有工業(yè)機(jī)器人，水下機(jī)器人，空間機(jī)器人，核工業(yè)的機(jī)器人，都在國(guó)際上應(yīng)該處于領(lǐng)先水平，總體上我們國(guó)家與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在很大的差距，主要表現(xiàn)在，我們國(guó)家在機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化方面，目前還沒(méi)有固定的成熟的產(chǎn)品，但是在上述這些水下、空間、核工業(yè)，一些特殊機(jī)器人方面，我們?nèi)〉昧撕芏嘤刑厣难芯砍删汀?/p>
下邊我簡(jiǎn)單介紹一下工業(yè)機(jī)器人的一些情況，到目前為止，工業(yè)機(jī)器人是最成熟，應(yīng)用最廣泛的一類機(jī)器人，世界總量目前已經(jīng)銷售110萬(wàn)臺(tái)，這是1999年的統(tǒng)計(jì)，但這110萬(wàn)臺(tái)在已經(jīng)進(jìn)行裝備使用的是75萬(wàn)臺(tái)，這個(gè)量也是不小的。總體情況看，日本在工業(yè)機(jī)器人這一塊，是首位的，成為機(jī)器人的王國(guó)，美國(guó)發(fā)展也很迅速，目前在新安裝的臺(tái)數(shù)方面，已經(jīng)超過(guò)了日本，中國(guó)剛開(kāi)始進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化的階段，已經(jīng)研制出多種工業(yè)機(jī)器人樣機(jī)，而有小批量在生產(chǎn)中使用，這也是整個(gè)在日本、美國(guó)以及我們國(guó)家在工業(yè)機(jī)器人情況的一些比較。
這是點(diǎn)焊機(jī)器人，點(diǎn)焊機(jī)器人剛才講的，主要是針對(duì)汽車生產(chǎn)線，提高生產(chǎn)效率，提高汽車焊接的質(zhì)量，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度的一種機(jī)器人。它的特點(diǎn)是通過(guò)機(jī)器人對(duì)兩個(gè)鋼板進(jìn)行點(diǎn)焊的時(shí)候，需要承載一個(gè)很大的焊鉗，一般在幾十公斤以上，那么它的速度要求在每秒鐘一米五到兩米這樣的高速運(yùn)動(dòng)，所以它一般來(lái)說(shuō)有五到六個(gè)自由度，負(fù)載三十到一百二十公斤，工作的空間很大，大概有兩米，這樣一個(gè)球形的工作空間，運(yùn)動(dòng)速度也很高，那么自由度的概念，就是說(shuō)，是相對(duì)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的部件的個(gè)數(shù)，就相當(dāng)于我們?nèi)梭w，腰是一個(gè)回轉(zhuǎn)的自由度，我們大臂可以抬起來(lái)，小臂可以彎曲，那么這就三個(gè)自由度，同時(shí)腕部還有一個(gè)調(diào)整姿態(tài)來(lái)使用的三個(gè)自由度，所以一般的機(jī)器人有六個(gè)自由度，就能把空間的三個(gè)位置，三個(gè)姿態(tài)，機(jī)器人完全實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也有小于六個(gè)自由度的，也有多于六個(gè)自由度的機(jī)器人，只是在不同的需要場(chǎng)合來(lái)配置。
弧焊機(jī)器人也是工業(yè)機(jī)器人中一個(gè)最重要的方面，像我們汽車的后橋，進(jìn)行焊接的時(shí)候，它連續(xù)焊接，所以它的特點(diǎn)是連續(xù)軌跡控制，所以它要求的軌跡精度要求非常高，一般來(lái)說(shuō)也是五到六個(gè)自由度，由于它焊槍比較小，所以在五到十公斤就可以了，這個(gè)方面是在國(guó)際和國(guó)內(nèi)應(yīng)用非常大的一類機(jī)器人，在另一方面像搬運(yùn)和鉚接，這些工作場(chǎng)合下，像搬運(yùn)，主要是要求機(jī)器人有很高的速度，承載能力很多、很強(qiáng)，像日本的大庫(kù)機(jī)器人，它可以承載三百公斤，抓取、來(lái)進(jìn)行搬運(yùn)和碼垛。
第二類是服務(wù)機(jī)器人，隨著工業(yè)化的發(fā)展，尤其近十年以來(lái)，機(jī)器人的發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，目前一個(gè)很重要的特征，大家都知道，機(jī)器人已經(jīng)從制造業(yè)逐漸轉(zhuǎn)向了非制造業(yè)和服務(wù)行業(yè)，剛才談的汽車制造屬于是制造業(yè)，但服務(wù)行業(yè)包括清潔、加油、救護(hù)、搶險(xiǎn)、救災(zāi)這些等等，都屬于非制造行業(yè)和服務(wù)行業(yè)，那么這里邊跟工業(yè)機(jī)器人相比，它有一個(gè)很重要的不同，它主要是一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)，它能夠移動(dòng)、去運(yùn)動(dòng)，上面有一些手臂進(jìn)行操作，同時(shí)還裝有一些像力覺(jué)傳感器和視覺(jué)傳感器、超聲測(cè)距傳感器等等。它對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行識(shí)別，來(lái)判斷它的運(yùn)動(dòng)，完成某種工作，這是服務(wù)機(jī)器人的基本的一個(gè)特點(diǎn)。
比方說(shuō)這里邊有幾張圖片，這是在美國(guó)，他們研制的像大型客機(jī)這種清洗工作，如果人來(lái)做的話十分繁重，那么大一個(gè)機(jī)體來(lái)清洗的話，工作量是很大，而且也很不方便，那么他們采用這種機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)像飛機(jī)的這些清洗的工作，包括一些國(guó)家開(kāi)發(fā)像高層建筑的清洗機(jī)器人，這也都是服務(wù)行業(yè)的機(jī)器人，還包括像家庭使用的，還有一些賓館和一些公共場(chǎng)合使用的這種清潔機(jī)器人，對(duì)地面來(lái)進(jìn)行清掃，還包括網(wǎng)球場(chǎng)上能夠自動(dòng)地把撒下的球，集中收集起來(lái)，這種機(jī)器人也都是存在的。
另一個(gè)方面的服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用，在汽車加油機(jī)器人這塊也很有意思，包括我們現(xiàn)在的一些加油站，都是用自動(dòng)的計(jì)量裝置，實(shí)現(xiàn)了有的這種自動(dòng)計(jì)量，但是還仍然用人去操作，但可以看到在一些美國(guó)的高速公路上，汽車流量很大，包括夜間都要對(duì)汽車進(jìn)行加油，工作也很煩瑣，所以現(xiàn)在很多國(guó)家在開(kāi)發(fā)這種自動(dòng)的加油機(jī)器人，它可以自動(dòng)的計(jì)量，自動(dòng)的把汽車油嘴放到汽車油箱里邊去，這也都是服務(wù)機(jī)器人的一種體現(xiàn)。
導(dǎo)盲機(jī)器人它針對(duì)盲人這種安全性考慮，類似于一個(gè)小狗的形狀，它能夠?qū)Φ缆返囊恍┱系K，運(yùn)動(dòng)的車輛和行人進(jìn)行判斷，來(lái)引導(dǎo)這個(gè)盲人進(jìn)行安全的行走，這個(gè)確實(shí)對(duì)提高盲人的安全，是非常必要的。
再有導(dǎo)游禮儀機(jī)器人，這也是服務(wù)機(jī)器人，體現(xiàn)出一種智能的，一個(gè)體現(xiàn)的代表，在很多大的公司它需要對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行宣傳，它制作出一些各種卡通形狀的機(jī)器人，能夠跟人進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)話，介紹產(chǎn)品等等，這在一些賓館能夠接待一些客人等等增加企業(yè)或者賓館的這種對(duì)社會(huì)的影響。
家務(wù)機(jī)器人主要體現(xiàn)在像一些對(duì)地毯和地板定期的它能夠進(jìn)行清掃和吸塵，它這個(gè)機(jī)器人很有意思，它有傳感器，它能夠把家具和人能識(shí)別出來(lái)，它自動(dòng)的按照一種規(guī)律，能根據(jù)路徑把地面全部的清掃干凈，這也是家務(wù)中一些機(jī)器人的表現(xiàn)。
那么表演娛樂(lè)機(jī)器人，現(xiàn)在很多國(guó)家在開(kāi)發(fā)這種像動(dòng)物園、還有娛樂(lè)中心、還有迪斯尼這樣的一個(gè)大型的游園，它為了增加趣味性，把研究出像模仿人，包裝成各種人的樣子，它能夠說(shuō)話唱歌和表演，這樣還能跟人進(jìn)行交流，這樣的機(jī)器人，還包括把機(jī)器人包裝成各種有趣的動(dòng)物，像恐龍、大象、獅子，還有一些小的卡通式的這種動(dòng)物，它已經(jīng)完成像動(dòng)物的一些動(dòng)作的模仿，模仿它的聲音，同時(shí)還跟人進(jìn)行交流，尤其是比較有趣的是一個(gè)彈鋼琴機(jī)器人，早期在日本的時(shí)候，彈了一首世界著名的名曲，在當(dāng)時(shí)，在機(jī)器人界引起了很大的轟動(dòng)，那么這個(gè)機(jī)器人特點(diǎn)，它要求手指非常靈活，自由度也特別多，而且在彈的過(guò)程中，還要有力控制和感覺(jué)的控制，所以它相對(duì)來(lái)說(shuō)是對(duì)機(jī)器人機(jī)構(gòu)和控制方面提高更高的要求。
還有像這種機(jī)器人的演奏家，包括它的拉小提琴，這個(gè)小提琴在樂(lè)器里邊最復(fù)雜的，難度最高的一種樂(lè)器，它能通過(guò)樂(lè)曲拉小提琴，力的控制、協(xié)調(diào)、速度等等，都要進(jìn)行選擇或者自動(dòng)的判斷，還包括這也是一個(gè)機(jī)器人在做一個(gè)表演，等等就是在服務(wù)機(jī)器人方面，它很寬的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，它跟人的需求越來(lái)越接近，那么總結(jié)一下它有幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，從技術(shù)上的方面有四個(gè)，一個(gè)是移動(dòng)機(jī)構(gòu)，前面看過(guò)幾種機(jī)器人它跟工業(yè)機(jī)器人不一樣，大多數(shù)的服務(wù)機(jī)器人，它是移動(dòng)的，有輪式、履帶式、還有步行式的，包括還有組合式的，這種移動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)環(huán)境感知功能，這也是服務(wù)機(jī)器人最重要的特點(diǎn)，因?yàn)樗幍沫h(huán)境，不像工業(yè)機(jī)器人對(duì)一個(gè)固定的環(huán)境，固定的機(jī)座，固定樣子來(lái)實(shí)現(xiàn)的，那么這個(gè)環(huán)境也許是未知的，也許是變化的，包括清掃機(jī)器人，屋子的形狀，一家一個(gè)樣子，家具的擺放不一樣，甚至，還有一些人在走動(dòng)，這些非結(jié)構(gòu)環(huán)境使得它能夠準(zhǔn)確的描述和感知和判斷，這一點(diǎn)來(lái)講，就表現(xiàn)出服務(wù)機(jī)器人具有一定的人的智能的這種功能。
另一個(gè)方面是能源技術(shù)，大家知道，早期做仿人形機(jī)器人，都帶一個(gè)“辮子”，因?yàn)樗芰刻峁┎蛔悖敲措姵啬芰亢苄。袁F(xiàn)在的這種服務(wù)機(jī)器人，理想的這種能源它要求是密度高，輸出電壓比較恒定，內(nèi)阻小、耐高溫，還可以充電，成本低，尤其在密度高這個(gè)方面是十分重要的，所以能源技術(shù)是未來(lái)移動(dòng)機(jī)器人發(fā)展中的一個(gè)十分關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題，還有控制技術(shù)，控制技術(shù)在感知環(huán)境的過(guò)程中，它也需要跟人進(jìn)行交互，它既然是服務(wù)，人總要跟它接觸，那么如何跟人進(jìn)行交互，那么就需要一個(gè)開(kāi)放式的友好的連接接口，包括語(yǔ)音功能，圖形編程方式等等。
另一個(gè)方面的體現(xiàn)在農(nóng)林畜產(chǎn)機(jī)器人這方面，國(guó)際上也有些很大的進(jìn)展，可能對(duì)我們國(guó)家農(nóng)業(yè)機(jī)器人，林業(yè)機(jī)器人是否需要，我們也在探討，那么對(duì)于一些發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)人口十分有限，包括在一些農(nóng)副產(chǎn)品，松籽的采集，量很大，非常麻煩的一件事情，這樣的話，一個(gè)機(jī)器人能夠?qū)ο裎骷t柿，蘋果等水果，它通過(guò)形狀和顏色，來(lái)判斷它的成熟度，然后摘取，這個(gè)確實(shí)提高了農(nóng)業(yè)自動(dòng)化的一個(gè)方面的研究，包括我們國(guó)家已經(jīng)研制成功嫁接機(jī)器人，對(duì)一些像嫁接，機(jī)器人采摘以后，能夠?qū)蓚€(gè)樹枝進(jìn)行自動(dòng)的對(duì)接，然后將樹枝纏起來(lái)，這個(gè)在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)已經(jīng)研制成功，還包括林業(yè)機(jī)器人，林業(yè)機(jī)器人主要對(duì)于農(nóng)林產(chǎn)品，像松籽進(jìn)行采摘，還包括像樹根，進(jìn)行采伐的時(shí)候，要拔出來(lái)，和植樹這方面也都有開(kāi)發(fā)，更有意思的是在牧業(yè)的機(jī)器人，包括澳大利亞，綿羊和羊是非常多的一種，他們國(guó)家產(chǎn)量最大的一個(gè)產(chǎn)業(yè)，那么綿羊，剪羊毛這個(gè)量很大，那么它人力又有限，所以它在致力于開(kāi)發(fā)剪羊毛機(jī)器人，它首先通過(guò)機(jī)械手，把一個(gè)羊給固定住，通過(guò)攝影機(jī)把羊的形狀識(shí)別出來(lái)，然后，用這種所謂的剪子，然后根據(jù)它的形狀，自動(dòng)地把羊毛剔出來(lái)，同時(shí)呢，還不破壞它的皮膚，因?yàn)橐粋€(gè)羊一個(gè)模樣所以它操作的難度是很大的，對(duì)環(huán)境的感知要求很高的，所以這個(gè)技術(shù)也是非常復(fù)雜的。
建筑機(jī)器人在國(guó)外，用量、需求在逐漸增加，建筑機(jī)器人它主要解決，像我們筑路機(jī)器人，也都需要建筑機(jī)器人，包括噴涂，挖掘機(jī)，包括像一些建筑的模塊化的預(yù)制板來(lái)進(jìn)行拼接，都需要一些自動(dòng)化的裝置，還包括家庭裝修的時(shí)候，像墻壁的粉刷這個(gè)量也很大，而且也很臟，對(duì)人體有害，現(xiàn)在國(guó)外一些公司，在開(kāi)發(fā)面向家庭的粉刷這種機(jī)器人已經(jīng)得到了小批量的使用，這是在建筑方面的一些體現(xiàn)。
還有像食品包裝，縫紉這也都是說(shuō)，面向服務(wù)家庭也食品這方面的應(yīng)用，包括對(duì)香腸的這種包裝，實(shí)際上它一方面提高了自動(dòng)化水平，但另一方面，也提高了衛(wèi)生程度，不然的話人類參與的話，總會(huì)帶來(lái)一些不衛(wèi)生的因素，包括服裝裁剪，現(xiàn)在我們做衣服，人們?cè)絹?lái)越追求個(gè)性化，那么現(xiàn)在從他們有些大學(xué)在研究，包括你希望的樣子，包括你站在這塊兒給你掃描以后，把你的體型給你掃描出來(lái)，機(jī)器人能自動(dòng)地給你設(shè)計(jì)出適合你這種身材的樣子，通過(guò)你的選擇和修改，然后機(jī)械手自動(dòng)地對(duì)它的布料進(jìn)行裁剪，最后，還有一些生產(chǎn)線能夠自動(dòng)縫紉，在英國(guó)，很多國(guó)家，也都在開(kāi)發(fā)這樣的一些機(jī)器人裝置。
還包括消防救護(hù)機(jī)器人，在日本發(fā)展的比較多，那么像高樓建筑一旦發(fā)生火災(zāi)，那么大家知道這是很危險(xiǎn)的事情，也是很痛苦的事情，那么通過(guò)機(jī)器人來(lái)輔助來(lái)進(jìn)行救護(hù)，把人從高樓救下來(lái)，然后進(jìn)行搶救，包括高樓著火的時(shí)候，它可以用這種機(jī)械爬到大樓上去，進(jìn)行噴水，或者是進(jìn)行切斷一些電纜等等這樣的工作，都可以用機(jī)器人來(lái)完成。
那么醫(yī)療機(jī)器人，是近五年來(lái)發(fā)展比較迅速的一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域，那么這個(gè)也可以看到幾個(gè)方面，包括人是一個(gè)非常珍貴的生物，那么包括人的眼球、神經(jīng)、血管都很精細(xì)，那么如果人手術(shù)的時(shí)候，醫(yī)生來(lái)手術(shù)，一個(gè)是疲勞，另一個(gè)人手操作的精度還是有限的，那么這是在德國(guó)，一些大學(xué)里面，面向人的脊椎，如腰間盤突出這種病，進(jìn)行識(shí)別以后，能夠自動(dòng)地用機(jī)器人來(lái)輔助進(jìn)行定位，進(jìn)行操作和手術(shù)。還有一類叫康復(fù)機(jī)器人，康復(fù)機(jī)器人像比方說(shuō)，現(xiàn)在發(fā)病量比較大的是偏癱和半身不遂這種病患，當(dāng)他恢復(fù)治療完以后，需要對(duì)他的肢體進(jìn)行鍛煉和恢復(fù)，那么如果醫(yī)生是有限的，不可能一個(gè)醫(yī)生，天天給一個(gè)病人進(jìn)行按摩或牽引這樣的工作，那么家庭的人員都上班，沒(méi)有時(shí)間照顧，那么用一個(gè)機(jī)器人，可以對(duì)他的手進(jìn)行牽動(dòng)，天天強(qiáng)迫他進(jìn)行鍛煉，使人的肌肉的恢復(fù)達(dá)到最好，更為精細(xì)的工作像很多大學(xué)和一些醫(yī)院在開(kāi)發(fā)像人的腦手術(shù)，這個(gè)是很危險(xiǎn)的事情，但是，已經(jīng)得到了很好的例證，包括北航開(kāi)發(fā)出了對(duì)人腦的定位和鉆孔這樣的工作，還包括像美國(guó)已經(jīng)有一千多例機(jī)器人對(duì)人眼球進(jìn)行手術(shù)，這樣的機(jī)器人，還包括通過(guò)遙控操作的辦法，實(shí)現(xiàn)對(duì)人的胃腸這種手術(shù)，大家在電視里邊看到，一個(gè)機(jī)械手，大概有手指這樣粗細(xì)的一個(gè)機(jī)械手，通過(guò)插入腹臟以后，人在屏幕上操作這個(gè)機(jī)器手，同時(shí)對(duì)它用激光的方法對(duì)病灶進(jìn)行激光的治療，這樣的話，人就不用很大幅度地破壞人的身體，這實(shí)際對(duì)人的一種解放，是非常好一種機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人它也很復(fù)雜，一方面它完全自動(dòng)去完成各種工作，是有困難的，一般來(lái)說(shuō)都是人來(lái)參與，這是美國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè)林白手術(shù)這樣一個(gè)例子，人通過(guò)在屏幕上，通過(guò)一個(gè)遙控操作手來(lái)控制另一個(gè)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)通過(guò)對(duì)人的腹腔進(jìn)行手術(shù)，前幾年我們國(guó)家展覽會(huì)上，美國(guó)已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)了對(duì)人的心臟瓣膜的手術(shù)和搭橋手術(shù)，這已經(jīng)在機(jī)器人領(lǐng)域中，引起了很大的轟動(dòng)，還包括，AESOP的這種外科手術(shù)機(jī)器人，它實(shí)際上通過(guò)一些儀器能夠?qū)θ说囊恍┎∽冞M(jìn)行檢查，通過(guò)一個(gè)機(jī)械手就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人的某些部位進(jìn)行手術(shù)，還包括遙操作機(jī)械手，以及多個(gè)醫(yī)生可以在機(jī)器人共同參與下進(jìn)行手術(shù)，包括機(jī)器人給大夫醫(yī)生拿鉗子、鑷子或刀子來(lái)代替護(hù)士的工作，同時(shí)把照明能夠自動(dòng)的給醫(yī)生的動(dòng)作聯(lián)系起來(lái)，醫(yī)生的手到哪兒，照明就去哪兒，這樣非常好的，一個(gè)醫(yī)生的助手。
那么還有幾個(gè)例子，像人肩關(guān)節(jié)的手術(shù)，還包括腦外科神經(jīng)手術(shù)，那么這個(gè)手術(shù)應(yīng)該難度是很大的，風(fēng)險(xiǎn)是很大的，但是人在參與下，實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的定位，對(duì)人體的恢復(fù)是十分有益的。另一個(gè)比較體現(xiàn)機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)顯示度的一個(gè)研究，是水下機(jī)器人，首先我們要回答為什么要開(kāi)發(fā)水下機(jī)器人，那么人隨著人們的對(duì)陸地資源的這種不斷地消耗，人們也已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，我們?cè)趺礃尤カ@得更多的資源，人們把目光已經(jīng)放到宇宙和水下，那么海洋的資源是非常豐富的，包括礦產(chǎn)資源像銅、錳、鎳、鈷這些資源是地面資源的上千倍，這個(gè)資源是非常大的，包括空間，那么海底探測(cè)、海上打撈、海下偵查、排險(xiǎn)，包括我們看的電影《泰坦尼克號(hào)》，大概我們看到了一個(gè)小機(jī)器人來(lái)進(jìn)行水下拍攝，還包括俄羅斯的核潛艇，發(fā)生事故以后，實(shí)際上很多大學(xué)希望能夠參與，能夠用機(jī)器人來(lái)進(jìn)行救護(hù)等等，那么反過(guò)來(lái)說(shuō)水下的應(yīng)用中，機(jī)器人是大顯身手的，因?yàn)槿嗽诤５紫碌墓ぷ鳎欠浅ＮｋU(xiǎn)的，這個(gè)方面，應(yīng)該說(shuō)在美國(guó)、法國(guó)、俄羅斯研究的是水平比較高，那么這是法國(guó)的一個(gè)水下作業(yè)機(jī)器人，在日本“海溝號(hào)”潛水器已經(jīng)到了水下幾千米，進(jìn)行了海底的探測(cè)和海底的一些礦物的收集這樣的工作。
那么我們國(guó)家的這個(gè)方面也不甘落后，應(yīng)該說(shuō)繼美國(guó)、俄國(guó)和法國(guó)之后，我們國(guó)家這個(gè)方面，也是走向了國(guó)際的前列，這是中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所開(kāi)發(fā)和研制成功，水下六千米無(wú)纜自治水下機(jī)器人，那么這個(gè)機(jī)器人到水下六千米，能夠無(wú)纜進(jìn)行作業(yè)，這是剛被獲得2000年我們國(guó)家十大科技成果之一，這個(gè)標(biāo)志著我們國(guó)家在水下機(jī)器人這塊，已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，目前我們?cè)?63計(jì)劃，在開(kāi)發(fā)水下七千米的有載人潛器來(lái)對(duì)海洋進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和作業(yè)，這也是投了很大的財(cái)力和物力，那么水下機(jī)器人和其他工業(yè)機(jī)器人以及上述的這種服務(wù)機(jī)器人有哪些不同呢？
第一個(gè)要承受深水高壓而不變形，六千米這個(gè)氣壓是很高，幾十個(gè)大氣壓，你要求它密封要好，而且強(qiáng)度要高，還不變形，另一個(gè)方面，耐高水壓的動(dòng)態(tài)密封結(jié)構(gòu)和技術(shù)以及遠(yuǎn)距離水上通訊和處理技術(shù)，這方面很重要，在水下怎么樣實(shí)現(xiàn)無(wú)線的這種通訊，這也是在水下機(jī)器人遇到的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，還有航行控制技術(shù)，水下機(jī)器人進(jìn)行方位控制的時(shí)候，通過(guò)衛(wèi)星來(lái)進(jìn)行導(dǎo)向，這里邊不像在陸地上進(jìn)行導(dǎo)航，不然沒(méi)有一個(gè)很好的導(dǎo)航，水下機(jī)器人就偏了，或者走出我們要求的水域，還有環(huán)境的識(shí)別，比方說(shuō)在海底的形貌是十分復(fù)雜的，如何能自動(dòng)的識(shí)別海底的形貌，這也是非常重要的，包括安全和能源技術(shù)，這都是在水下機(jī)器人中一個(gè)方面，比較重要的技術(shù)。
再一個(gè)我們?cè)诳臻g機(jī)器人研究這塊，國(guó)際上也很熱，包括像歐洲十六國(guó)在聯(lián)合空間計(jì)劃，面向未來(lái)太空的這種太空艙這樣一個(gè)整個(gè)計(jì)劃，其中有一點(diǎn)就是空間機(jī)器人，它的主要意義在于開(kāi)發(fā)宇宙，造福人類，創(chuàng)造人類新的家園，它主要的功能是在于科學(xué)考察，像空間生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)，衛(wèi)星和航天器的維修和修理，以及空間建筑的裝配，這幾個(gè)應(yīng)用，確實(shí)是必要的，比方說(shuō)科學(xué)考察，如果對(duì)像地面的模擬一些物理和化學(xué)實(shí)驗(yàn)，不一定非得人在太空艙里邊，因?yàn)槿嗽谔张摾锷嬉惶斓馁M(fèi)用，將近是一百萬(wàn)美金，而且也很危險(xiǎn)，那么其實(shí)有些動(dòng)作是很簡(jiǎn)單的，人通過(guò)在地面上，通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行控制機(jī)器人，再定期的完成某種預(yù)定的動(dòng)作，實(shí)際是很簡(jiǎn)單的，還有包括像太空艙進(jìn)行控制一些實(shí)驗(yàn)，一些開(kāi)關(guān)、按鈕、法蘭簡(jiǎn)單的維修維護(hù)，都可以用機(jī)器人來(lái)完成，因?yàn)闄C(jī)器人有太陽(yáng)能電池的話，那么機(jī)器人就能夠生存，就能工作，通過(guò)上次我們剛才介紹機(jī)器人發(fā)展的應(yīng)用，在不同領(lǐng)域的應(yīng)用，也確實(shí)看到了機(jī)器人在工業(yè)、醫(yī)療、水下、空間、采掘、建筑、服務(wù)、娛樂(lè)、軍事方面的應(yīng)用，也的的確確看到，是由于應(yīng)用帶動(dòng)了關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，沒(méi)有需求，機(jī)器人就不能發(fā)展，正是因?yàn)槿藗冊(cè)谡J(rèn)識(shí)自然改造自然過(guò)程中，需要各種各樣的機(jī)器人，所以才促進(jìn)了這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了機(jī)器人本身問(wèn)題的發(fā)展，從另一個(gè)方面，由于關(guān)鍵技術(shù)的解決，以及應(yīng)用的需求，就促進(jìn)了機(jī)器人學(xué)本身的一個(gè)主題的發(fā)展，智能化，由原來(lái)的示教再現(xiàn)，發(fā)展成目前局部感知功能的第二代機(jī)器人，最終的目標(biāo)，是不斷地隨著其它學(xué)科和先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，使機(jī)器人內(nèi)涵不斷豐富，最終實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人這樣一個(gè)主流，最終，我們得到這樣一個(gè)結(jié)論。
那么機(jī)器人是人類的得力助手，能友好相處的可靠朋友，將來(lái)我們會(huì)看到人和機(jī)器人會(huì)存在一個(gè)空間里邊，成為一個(gè)互相的助手和朋友。機(jī)器人會(huì)不會(huì)產(chǎn)生飯碗的問(wèn)題。我們相信不會(huì)出現(xiàn)“機(jī)器人上崗，工人下崗”的局面，因?yàn)槿藗冸S著社會(huì)的發(fā)展，實(shí)際上把人們從繁重的體力和危險(xiǎn)的環(huán)境中解放出來(lái)，使人們有更好的崗位去工作，去創(chuàng)造更好的精神財(cái)富和文化財(cái)富，機(jī)器人來(lái)做這些危險(xiǎn)環(huán)境的工作，展望21世紀(jì)機(jī)器人將是一個(gè)與20世紀(jì)計(jì)算機(jī)的普及一樣，會(huì)深入地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，所以很多專家預(yù)測(cè)，在21世紀(jì)的前20年是機(jī)器人從制造業(yè)走向非制造業(yè)的發(fā)展一個(gè)重要時(shí)期，也是智能機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期，目前國(guó)際上很多國(guó)家，也對(duì)機(jī)器人對(duì)人類社會(huì)的影響的估計(jì)提出了新的認(rèn)識(shí)，同時(shí)，我們也可以看到機(jī)器人技術(shù)，涉及到多個(gè)學(xué)科，機(jī)械、電工、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)測(cè)量、人工智能、傳感技術(shù)等等，它是一個(gè)國(guó)家高技術(shù)實(shí)力的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。
剛才我們用了短暫的時(shí)間，講了機(jī)器人的發(fā)展以及我們對(duì)機(jī)器人的看法，進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹，相信大家在今后的學(xué)習(xí)中，能夠加入到我們研究機(jī)器人這個(gè)行列中，我也相信在不久的將來(lái)，在這里邊，會(huì)產(chǎn)生很多機(jī)器人專家，會(huì)創(chuàng)造出更多、更好、更豐富、更智能的機(jī)器人。
碼垛機(jī)器人的生產(chǎn)線
在工人完成產(chǎn)品的裝箱后，進(jìn)入輸送線1，產(chǎn)品輸送到封箱機(jī)中，然后經(jīng)過(guò)輸送線2，在2號(hào)線中有一個(gè)定位裝置也可稱定位擋板（已在娃哈哈生產(chǎn)線上成功應(yīng)用），此裝置和定位板可以完成箱體的旋轉(zhuǎn)和定位，可以讓箱體靠左側(cè)定位，然后輸送到緩沖區(qū)1，緩沖區(qū)有一個(gè)助推裝置，此裝置可以將箱體合適的輸送到空閑的空間，在將裝滿的托盤推動(dòng)動(dòng)緩沖區(qū)2。緩沖區(qū)上方為碼跺機(jī)器人，機(jī)器人通過(guò)機(jī)械手吸盤將15個(gè)箱子（小袋裝可以碼15個(gè)，盒裝和聽(tīng)裝可以碼8-10個(gè)）整體提升垂直提升，在水平運(yùn)行，以躲避安全通道，寬度和高度均為2米，經(jīng)過(guò)安全通道后垂直放置在碼跺區(qū)，前面的定位擋板已經(jīng)將箱體旋轉(zhuǎn)，所以機(jī)械手不需要旋轉(zhuǎn)，在放置完成后，按照原路徑返回，碼跺區(qū)完成10層碼跺后，由叉車將其叉走，在放置空閑碼盤。前面的緩沖區(qū)2碼盤在箱體被移走后為空盤，由人工移走再等緩沖區(qū)1碼盤運(yùn)送過(guò)來(lái)的時(shí)候放置在緩沖區(qū)1即可。
系統(tǒng)還設(shè)有緊急停止按扭，可手動(dòng)、自動(dòng)停止；機(jī)器人支承架工作范圍內(nèi)裝有光柵安全系統(tǒng)，在故障或異常情況下報(bào)警信號(hào)燈亮，系統(tǒng)緊急停止，在手動(dòng)狀態(tài)下排除報(bào)警后系統(tǒng)方可繼續(xù)運(yùn)行；有自動(dòng)記憶功能，在停電或故障情況后可繼續(xù)完成工作。
輸送線圖紙如下：
運(yùn)行效率計(jì)算：
按照客戶提供的封箱時(shí)間15箱/分鐘，如果一個(gè)一個(gè)抓取箱體需要4秒一個(gè)運(yùn)行周期，完成產(chǎn)品的提升，輸送，放置在按照路徑返回，由于下方是行走區(qū)域所以不能應(yīng)用導(dǎo)軌的差補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，只能走直線路程。要使用這樣的工作速度沒(méi)有完成的可能行，而且很不安全，按照箱體整體運(yùn)送的方式，按照一個(gè)箱體輸送過(guò)來(lái)開(kāi)始計(jì)算，一個(gè)碼盤裝滿需要60秒，在這60秒（另外兩個(gè)可以有32秒-40秒，可以碼8-10個(gè)），完成助推，抓取提升，輸送，放置和返回有充足的時(shí)間。
以上為箱體包裝的產(chǎn)品輸送方式，具體過(guò)程請(qǐng)參看效果圖。
大袋產(chǎn)品的生產(chǎn)周期為15秒/袋，所以直接完成單個(gè)碼跺輸送，時(shí)間也很充足，主要是負(fù)載不大，所以可以提高運(yùn)行速率。
綜上所述，采用沈陽(yáng)鼎冷機(jī)電碼垛機(jī)器人后使搬運(yùn)和碼垛的工作效率大為提高。省去大量人力，大量降低成人工成本。該機(jī)器人運(yùn)行一年后就可收回所投入的成本。該機(jī)器人在正常維護(hù)下至少運(yùn)行十年。隨著大批量全自動(dòng)化碼垛生產(chǎn)線的興起，此碼垛系統(tǒng)將具有更加廣泛的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿Γ?/p>
碼垛機(jī)器人主要技術(shù)參數(shù)
MD-25T 堆碼機(jī)器人
功 率： 三相，5KW,380V,50HZ/60Hz
氣 壓： 3~6公斤/每平方厘米速 度： 25箱/分鐘
對(duì)于隨機(jī)貨盤來(lái)說(shuō)，碼垛機(jī)器人是唯一的選擇。盡管如此，機(jī)器人裝載也面臨比較多的問(wèn)題，如果要以較高的速度進(jìn)行生產(chǎn)，將更加困難重重。
一個(gè)處理隨機(jī)裝載的機(jī)器人碼垛機(jī)需要特殊的軟件，通過(guò)軟件，機(jī)器人碼垛機(jī)與生產(chǎn)線的其他部分相連接，這是個(gè)巨大的進(jìn)步。
一個(gè)用來(lái)建造隨機(jī)貨盤的機(jī)器人能集成進(jìn)工廠的倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)（WMS）。理想上，它會(huì)成為WMS的前段，與倉(cāng)庫(kù)軟件一起協(xié)調(diào)工作，來(lái)生產(chǎn)混合貨盤。
精密的軟件同樣能夠滿足對(duì)立即可上架貨盤的需求。一般來(lái)說(shuō)，這就意味著產(chǎn)品碼垛好后，部分或者全部一次包裝容器的標(biāo)簽都必須是朝外的。 機(jī)器人碼垛設(shè)備還是另外一個(gè)苛刻應(yīng)用的選擇：冷凍倉(cāng)庫(kù)內(nèi)碼垛。在消費(fèi)商品包裝領(lǐng)域，在一個(gè)冷凍倉(cāng)庫(kù)內(nèi)處理箱子是最困難的工作之一。工人們不得不頻繁地交替工作來(lái)保持身體暖和，這就間接的降低了工作效率并提高了勞動(dòng)力成本。
在冰凍環(huán)境下，自動(dòng)化的隨機(jī)存取式碼垛機(jī)并不是正確選擇，因?yàn)榇蠖鄶?shù)自動(dòng)化隨機(jī)存取碼垛機(jī)都使用在冷庫(kù)里會(huì)結(jié)冰的壓縮空氣管。而與自動(dòng)化碼垛機(jī)相比，碼垛機(jī)器人的尺寸更緊湊，由于冷凍倉(cāng)庫(kù)中的空間十分寶貴，因此這點(diǎn)顯得尤為重要。盡管如此，機(jī)器人在冷凍倉(cāng)庫(kù)中的應(yīng)用也存在著一些問(wèn)題。一些供應(yīng)商開(kāi)始為冷凍倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)特殊的碼垛機(jī)器人。
在采用碼垛機(jī)器人的時(shí)候，還要考慮一個(gè)重要的事情，就是機(jī)器人怎樣抓住一個(gè)產(chǎn)品。 真空抓手是最常見(jiàn)的機(jī)械臂臂端工具（EOAT）。相對(duì)來(lái)說(shuō)，它們價(jià)格便宜，易于操作，而且能夠有效裝載大部分負(fù)載物。但是在一些特定的應(yīng)用中，真空抓手也會(huì)遇到問(wèn)題，例如表面多孔的基質(zhì)，內(nèi)容物為液體的軟包裝，或者表面不平整的包裝等等。
其他的EOAT選擇包括翻蓋式抓手，它能將一個(gè)袋子或者其他包裝形式的兩邊夾住；叉子式抓手，它插入包裝的底部來(lái)將包裝提升起來(lái)；還有袋子式抓手，這是翻蓋式和叉子式抓手的混合體，它的叉子部分能包裹住包裝的底部和兩邊。
將基本EOAT類型進(jìn)行其他的組合也是可以的。一個(gè)飲料包裝商在對(duì)裝滿瓶子，并且收縮裹包好的瓦楞托盤進(jìn)行碼垛時(shí)碰到了困難，真空吸盤會(huì)把托盤上的薄膜扯下來(lái)。
工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)是怎樣的？
工業(yè)機(jī)器人行業(yè)主要上市公司：目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的上市公司主要有新松機(jī)器人(300024)、匯川技術(shù)(300124)、新時(shí)達(dá)(002527)和埃斯頓(002747)等;
本文核心數(shù)據(jù)：工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展歷程、發(fā)展現(xiàn)狀、競(jìng)爭(zhēng)格局、發(fā)展趨勢(shì)
行業(yè)概況
1、 行業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)
工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備可廣泛地應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如焊接、機(jī)械加工、搬運(yùn)、裝配、分揀、噴涂等。工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備的應(yīng)用不僅能將工人從繁重或有害的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)，解決當(dāng)前勞動(dòng)力短缺問(wèn)題，而且能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。具體來(lái)看，工業(yè)機(jī)器人具有如下優(yōu)點(diǎn)：
2、 行業(yè)產(chǎn)品分類
工業(yè)機(jī)器人是在工業(yè)生產(chǎn)中使用的機(jī)器人的總稱，目前世界上工業(yè)機(jī)器人主要分為四大類：垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人、SCARA 機(jī)器人、Delta
機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人，其中前三者也被稱為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人。
行業(yè)全球發(fā)展現(xiàn)狀：市場(chǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大
根據(jù)IFR(國(guó)際工業(yè)機(jī)器人聯(lián)合會(huì))在最新發(fā)布的報(bào)告中測(cè)算，2021年，全球工業(yè)機(jī)器人安裝量較2020年出現(xiàn)反彈至435000臺(tái)，漲幅達(dá)13%左右，從而超過(guò)2018年的創(chuàng)紀(jì)錄水平。其中，北美的安裝量接近43000臺(tái)，增長(zhǎng)率達(dá)17%。歐洲的安裝量達(dá)到近73000臺(tái)，增長(zhǎng)率達(dá)8%。亞洲的工業(yè)機(jī)器人安裝量超過(guò)300000臺(tái)，同比增加15%，且?guī)缀跛袞|南亞市場(chǎng)都將以兩位數(shù)的速度增長(zhǎng)。
根據(jù)IFR公布的數(shù)據(jù)，2013-2018全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模一直處于穩(wěn)步上升趨勢(shì)，2018年已經(jīng)達(dá)到155億美元，但是在2020年這一趨勢(shì)下降到了136億美元。2021年再度迎來(lái)反彈，增至145億美元。
從全球工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)總量來(lái)看，根據(jù)IFR最新發(fā)布的數(shù)據(jù)來(lái)看，2021年全球裝機(jī)量再創(chuàng)新高，達(dá)到了48.7萬(wàn)臺(tái)，超過(guò)了2018年的水平，全球工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)一步復(fù)蘇，中國(guó)、日本工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量都得到了不小的提升。
行業(yè)發(fā)展歷程：行業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代發(fā)展新階段
世界上第一臺(tái)可編程機(jī)器人誕生于美國(guó)，并于1961年首次運(yùn)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，但當(dāng)時(shí)的機(jī)器人只是用于簡(jiǎn)單搬運(yùn)和重復(fù)勞動(dòng)。1973年，日本日立開(kāi)發(fā)出具備動(dòng)態(tài)視覺(jué)的機(jī)器人，隨后開(kāi)始搭載微處理器，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)中。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)器人已經(jīng)具備決策和運(yùn)算能力，機(jī)器人發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入智能時(shí)代。
行業(yè)政策背景：利好政策相繼出臺(tái)
近兩年來(lái)，中國(guó)的多項(xiàng)政策推出都對(duì)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展起到推動(dòng)、規(guī)劃作用，供應(yīng)鏈的發(fā)展逐步進(jìn)入快車道，工業(yè)機(jī)器人依托的數(shù)字技術(shù)、人工智慧能、虛擬現(xiàn)實(shí)和三維圖形技術(shù)均被寫入各項(xiàng)規(guī)劃中，為工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)：
行業(yè)發(fā)展概況：行業(yè)總體呈現(xiàn)走高態(tài)勢(shì)
1、 供給分析
目前來(lái)看，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)仍處于供不應(yīng)求的階段，企業(yè)通過(guò)提高生產(chǎn)水平來(lái)提高產(chǎn)能是現(xiàn)階段的發(fā)展重點(diǎn)。2020年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量為237068臺(tái)，與2019年同期同比增加26.8%。2021年隨著我國(guó)率先從疫情中復(fù)蘇，工業(yè)機(jī)器人迎來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)與國(guó)際市場(chǎng)的雙重利好，產(chǎn)量達(dá)366044臺(tái)，同比增長(zhǎng)達(dá)54.4%。
從企業(yè)的角度來(lái)看，據(jù)企查貓數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2022年6月，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人相關(guān)企業(yè)數(shù)量達(dá)到11.4萬(wàn)家，其中江蘇省聚集的工業(yè)機(jī)器人廠商最多，達(dá)到2.4萬(wàn)家;其次是廣東省1.9萬(wàn)余家，位列第二;山東省有1.2萬(wàn)余家，位居第三。從注冊(cè)資本來(lái)看，注冊(cè)資本在100萬(wàn)元以下的企業(yè)占比19.83%，1000萬(wàn)元以上的占比24.32%;100-1000萬(wàn)元占比最大，達(dá)到55.85%。
中國(guó)工業(yè)機(jī)器人旺盛的市場(chǎng)需求，同時(shí)也帶來(lái)了行業(yè)過(guò)熱的跡象。目前，重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的省份有20多個(gè)，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)園區(qū)80余個(gè)。近五年，工業(yè)機(jī)器人企業(yè)數(shù)量從不到400家迅速增至11.4萬(wàn)余家，多集中于中低級(jí)市場(chǎng)，其中2021年共新增注冊(cè)企業(yè)超4.6萬(wàn)家。
2、需求分析
自2016年開(kāi)始，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人累計(jì)銷量位列世界第一，發(fā)展速度史無(wú)前例。2019年，中國(guó)依然是全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，工業(yè)機(jī)器人總量達(dá)到14.05萬(wàn)臺(tái)，較2018年下降8.6%。根據(jù)MIR的最新統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量達(dá)到25.6萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)達(dá)49.5%，增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛。
3、 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)發(fā)展較快，約占全球市場(chǎng)份額三分之一，是全球第一大工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)。當(dāng)前，我國(guó)生產(chǎn)制造智能化改造升級(jí)的需求日益凸顯，工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求依然旺盛，據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人銷量額達(dá)442.5億人民幣，2021年銷量額達(dá)到445.7億人民幣，同比增長(zhǎng)5.5%。
行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)格局
1、 區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)
根據(jù)企查貓?zhí)峁┑钠髽I(yè)信息，前瞻根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)進(jìn)行了篩選后，從行業(yè)區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)格局角度分析全國(guó)主要區(qū)域內(nèi)工業(yè)機(jī)器人經(jīng)營(yíng)企業(yè)數(shù)量，可以看出我國(guó)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)主要聚集在廣東以及江浙滬區(qū)域，東南部沿海地帶企業(yè)數(shù)量有一定的優(yōu)勢(shì)。
2、 企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)
由于我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)仍然以外資品牌為主，例如發(fā)那科、愛(ài)普生、ABB和安川電機(jī)等。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)比較薄弱，面臨國(guó)內(nèi)如此巨大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)潛力，仍需一段時(shí)間的技術(shù)積累才能形成與外資品牌在高端市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。在國(guó)內(nèi)廠商中，市場(chǎng)表現(xiàn)較好的國(guó)內(nèi)廠商分別是埃夫特、埃斯頓、眾為興、廣州啟帆、新松和新時(shí)達(dá)，相較其他本土廠商，這些廠商起步較早，目前都已具備一定規(guī)模和技術(shù)實(shí)力。從2021年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)份額競(jìng)爭(zhēng)格局來(lái)看，發(fā)那科、愛(ài)普生市場(chǎng)份額在10%左右，ABB、安川達(dá)到8%的水平，中國(guó)本土廠商的市場(chǎng)份額仍需繼續(xù)追趕。
行業(yè)發(fā)展前景趨勢(shì)及預(yù)測(cè)
1、 行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)
在過(guò)去10年的發(fā)展，中國(guó)智能生產(chǎn)、尖端科技實(shí)驗(yàn)室的不斷建成使得工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)發(fā)展新階段中的重要程度日益提升，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)將主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
未來(lái)五年間隨著伺服電機(jī)和諧波減速器上的國(guó)產(chǎn)替代深入，以及需求端的大幅放量，在工業(yè)機(jī)器人中低端市場(chǎng)將引來(lái)一波強(qiáng)勁增長(zhǎng)，在中高端市場(chǎng)中隨著技術(shù)突破國(guó)產(chǎn)品牌亦將占據(jù)更多的市場(chǎng)份額，銷售量預(yù)計(jì)年增長(zhǎng)率將在30%左右并逐年提高;另一方面，隨著中低端市場(chǎng)技術(shù)成熟、競(jìng)爭(zhēng)激烈，預(yù)計(jì)年平均售價(jià)將逐年略有降低，但市場(chǎng)規(guī)模仍將保持快速增長(zhǎng)。
預(yù)計(jì)2022年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)年行業(yè)規(guī)模達(dá)540億元;2027年行業(yè)規(guī)模達(dá)超過(guò)1800億元，2022-2027年間CARG達(dá)28.20%。
更多本行業(yè)研究分析詳見(jiàn)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報(bào)告》。
21世紀(jì)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)！！！！！！！
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機(jī)器人技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r
焊接機(jī)器人的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)2
眾所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、穩(wěn)定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率。
然而，焊接又與其它工業(yè)加工過(guò)程不一樣，比如，電弧焊過(guò)程中，被焊工件由于局部加熱熔化和冷卻產(chǎn)生變形，焊縫的軌跡會(huì)因此而發(fā)生變化。手工焊時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的焊工可以根據(jù)眼睛所觀察到的實(shí)際焊縫位置適時(shí)地調(diào)整焊槍的位置、姿態(tài)和行走的速度，以適應(yīng)焊縫軌跡的變化。然而機(jī)器人要適應(yīng)這種變化，必須首先像人一樣要“看”到這種變化，然后采取相應(yīng)的措施調(diào)整焊槍的位置和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤。由于電弧焊接過(guò)程中有強(qiáng)烈弧光、電弧噪音、煙塵、熔滴過(guò)渡不穩(wěn)定引起的焊絲短路、大電流強(qiáng)磁場(chǎng)等復(fù)雜的環(huán)境因素的存在，機(jī)器人要檢測(cè)和識(shí)別焊縫所需要的信號(hào)特征的提取并不像工業(yè)制造中其它加工過(guò)程的檢測(cè)那么容易，因此，焊接機(jī)器人的應(yīng)用并不是一開(kāi)始就用于電弧焊過(guò)程的。
實(shí)際上，工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用最早是從汽車裝配生產(chǎn)線上的電阻點(diǎn)焊開(kāi)始的。原因在于電阻點(diǎn)焊的過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，控制方便，且不需要焊縫軌跡跟蹤，對(duì)機(jī)器人的精度和重復(fù)精度的控制要求比較低。圖5所示為不同形式的機(jī)器人點(diǎn)焊鉗。點(diǎn)焊機(jī)器人在汽車裝配生產(chǎn)線上的大量應(yīng)用大大提高了汽車裝配焊接的生產(chǎn)率和焊接質(zhì)量，同時(shí)又具有柔性焊接的特點(diǎn)，即只要改變程序，就可在同一條生產(chǎn)線上對(duì)不同的車型進(jìn)行裝配焊接。
從機(jī)器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期緩慢的發(fā)展過(guò)程。到了90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機(jī)器人的制造成本和價(jià)格卻不斷下降。在西方社會(huì)，和機(jī)器人價(jià)格相反的是，人的勞動(dòng)力成本有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。圖6所示是聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(UNECE)統(tǒng)計(jì)的從1990年至2000年的機(jī)器人價(jià)格指數(shù)和勞動(dòng)力成本指數(shù)的變化曲線。圖中，把1990年的機(jī)器人價(jià)格指數(shù)和勞動(dòng)力成本指數(shù)都作為參考值100，至2000年，勞動(dòng)力成本指數(shù)為140，增長(zhǎng)了40%；而機(jī)器人在考慮質(zhì)量因素的情況下價(jià)格指數(shù)低于20，降低了80%，在不考慮質(zhì)量因素的情況下，機(jī)器人的價(jià)格指數(shù)約為40，降低了60%。這里，不考慮質(zhì)量因素的機(jī)器人價(jià)格是指現(xiàn)在的機(jī)器人實(shí)際價(jià)格與過(guò)去相比較；而考慮質(zhì)量因素是指由于機(jī)器人制造工藝技術(shù)水平的提高，機(jī)器人的制造質(zhì)量和性能即使在同等價(jià)格的條件下也要比以前高，因此，如果按過(guò)去的機(jī)器人同等質(zhì)量和性能考慮，機(jī)器人的價(jià)格指數(shù)應(yīng)該更低。
由此可以看出，在西方國(guó)家，由于勞動(dòng)力成本的提高為企業(yè)帶來(lái)了不小的壓力，而機(jī)器人價(jià)格指數(shù)的降低又恰巧為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用帶來(lái)了契機(jī)。減少員工與增加機(jī)器人的設(shè)備投資，在兩者費(fèi)用達(dá)到某一平衡點(diǎn)的時(shí)候，采用機(jī)器人的利顯然要比采用人工所帶來(lái)的利大，它一方面可大大提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)又可提升企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。雖然機(jī)器人一次性投資比較大，但它的日常維護(hù)和消耗相對(duì)于它的產(chǎn)出遠(yuǎn)比完成同樣任務(wù)所消耗的人工費(fèi)用小。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本還會(huì)大大降低。而機(jī)器人價(jià)格的降低使一些中小企業(yè)投資購(gòu)買機(jī)器人變得輕而易舉。因此，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在各行各業(yè)得到飛速發(fā)展。根據(jù)UNECE的統(tǒng)計(jì)，2001年全世界有75萬(wàn)臺(tái)工業(yè)機(jī)器人用于工業(yè)制造領(lǐng)域，其中38.9萬(wàn)在日本、19.8萬(wàn)在歐盟、9萬(wàn)在北美，7.3萬(wàn)在其余國(guó)家。至2004年底全世界在役的工業(yè)機(jī)器人至少有約100萬(wàn)。
由于機(jī)器人控制速度和精度的提高，尤其是電弧傳感器的開(kāi)發(fā)并在機(jī)器人焊接中得到應(yīng)用，使機(jī)器人電弧焊的焊縫軌跡跟蹤和控制問(wèn)題在一定程度上得到很好解決，機(jī)器人焊接在汽車制造中的應(yīng)用從原來(lái)比較單一的汽車裝配點(diǎn)焊很快發(fā)展為汽車零部件和裝配過(guò)程中的電弧焊。機(jī)器人電弧焊的最大的特點(diǎn)是柔性，即可通過(guò)編程隨時(shí)改變焊接軌跡和焊接順序，因此最適用于被焊工件品種變化大、焊縫短而多、形狀復(fù)雜的產(chǎn)品。這正好又符合汽車制造的特點(diǎn)。尤其是現(xiàn)代社會(huì)汽車款式的更新速度非常快，采用機(jī)器人裝備的汽車生產(chǎn)線能夠很好地適應(yīng)這種變化。圖7所示為機(jī)器人電弧焊用于焊接汽車底盤。
另外，機(jī)器人電弧焊不僅用于汽車制造業(yè)，更可以用于涉及電弧焊的其它制造業(yè)，如造船、機(jī)車車輛、鍋爐、重型機(jī)械等等。因此，機(jī)器人電弧焊的應(yīng)用范圍日趨廣泛，在數(shù)量上大有超過(guò)機(jī)器人點(diǎn)焊之勢(shì)。
隨著汽車輕量化制造技術(shù)的推廣，一些高強(qiáng)合金材料和輕合金材料(如鋁合金、鎂合金等)在汽車結(jié)構(gòu)材料中得到應(yīng)用。這些材料的焊接往往無(wú)法用傳統(tǒng)的焊接方法來(lái)解決，必須采用新的焊接方法和焊接工藝。其中高功率激光焊和攪拌摩擦焊等最具發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼耍瑱C(jī)器人與高功率激光焊和攪拌摩擦焊的結(jié)合將成為必然趨勢(shì)。事實(shí)上，像上海大眾等國(guó)內(nèi)最具實(shí)力的汽車制造商在他們的新車型制造過(guò)程中已經(jīng)大量使用機(jī)器人激光焊接。圖8所示為其汽車車頂?shù)臋C(jī)器人激光焊接。
和機(jī)器人電弧焊相比，機(jī)器人激光焊的焊縫跟蹤精度要求更高。根據(jù)一般的要求，機(jī)器人電弧焊(包括GTAW和GMAW)的焊縫跟蹤精度必須控制在電極或焊絲直徑的1/2以內(nèi)，在具有填充絲的條件下焊縫跟蹤精度可適當(dāng)放寬。但對(duì)激光焊而言，焊接時(shí)激光照射在工件表面的光斑直徑通常在0.6以內(nèi)，遠(yuǎn)小于焊絲直徑(通常大于1.0)，而激光焊接時(shí)通常又不加填充焊絲，因此，激光焊接中若光斑位置稍有偏差，便會(huì)造成偏焊、漏焊。因此，上海大眾的汽車車頂機(jī)器人激光焊除了在工裝夾具上采取措施防止焊接變形外，還在機(jī)器人激光焊槍前方安裝了德國(guó)SCOUT公司的高精度激光傳感器用于焊縫軌跡的跟蹤。
工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式很多，常用的有直角坐標(biāo)式、柱面坐標(biāo)式、球面坐標(biāo)式、多關(guān)節(jié)坐標(biāo)式、伸縮式、爬行式等等，根據(jù)不同的用途還在不斷發(fā)展之中。焊接機(jī)器人根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)合可采取不同的結(jié)構(gòu)形式，但目前用得最多的是模仿人的手臂功能的多關(guān)節(jié)式的機(jī)器人，這是因?yàn)槎嚓P(guān)節(jié)式機(jī)器人的手臂靈活性最大，可以使焊槍的空間位置和姿態(tài)調(diào)至任意狀態(tài)，以滿足焊接需要。理論上講，機(jī)器人的關(guān)節(jié)愈多，自由度也愈多，關(guān)節(jié)冗余度愈大，靈活性愈好；但同時(shí)也給機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的坐標(biāo)變換和各關(guān)節(jié)位置的控制帶來(lái)復(fù)雜性。因?yàn)楹附舆^(guò)程中往往需要把以空間直角坐標(biāo)表示的工件上的焊縫位置轉(zhuǎn)換為焊槍端部的空間位置和姿態(tài)，再通過(guò)機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)換為對(duì)機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)角度位置的控制，而這一變換過(guò)程的解往往不是唯一的，冗余度愈大，解愈多。如何選取最合適的解對(duì)機(jī)器人焊接過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性很重要。不同的機(jī)器人控制系統(tǒng)對(duì)這一問(wèn)題的處理方式不盡相同。
一般來(lái)講，具有6個(gè)關(guān)節(jié)的機(jī)器人基本上能滿足焊槍的位置和空間姿態(tài)的控制要求，其中3個(gè)自由度(XYZ)用于控制焊槍端部的空間位置，另外3個(gè)自由度(ABC)用于控制焊槍的空間姿態(tài)。因此，目前的焊接機(jī)器人多數(shù)為6關(guān)節(jié)式的。
對(duì)于有些焊接場(chǎng)合，工件由于過(guò)大或空間幾何形狀過(guò)于復(fù)雜，使焊接機(jī)器人的焊槍無(wú)法到達(dá)指定的焊縫位置或焊槍姿態(tài)，這時(shí)必須通過(guò)增加1～3個(gè)外部軸的辦法增加機(jī)器人的自由度。通常有兩種做法：一是把機(jī)器人裝于可以移動(dòng)的軌道小車或龍門架上，擴(kuò)大機(jī)器人本身的作業(yè)空間；二是讓工件移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，使工件上的焊接部位進(jìn)入機(jī)器人的作業(yè)空間。也有的同時(shí)采用上述兩種辦法，讓工件的焊接部位和機(jī)器人都處于最佳焊接位置。
焊接機(jī)器人的編程方法目前還是以在線示教方式(Teach-in)為主，但編程器的界面比過(guò)去有了不少改進(jìn)，尤其是液晶圖形顯示屏的采用使新的焊接機(jī)器人的編程界面更趨友好、操作更加易。然而機(jī)器人編程時(shí)焊縫軌跡上的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)位置仍必須通過(guò)示教方式獲取，然后存入程序的運(yùn)動(dòng)指令中。這對(duì)于一些復(fù)雜形狀的焊縫軌跡來(lái)說(shuō)，必須花費(fèi)大量的時(shí)間示教，從而降低了機(jī)器人的使用效率，也增加了編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前解決的方法有2種：
一是示教編程時(shí)只是粗略獲取幾個(gè)焊縫軌跡上的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，然后通過(guò)焊接機(jī)器人的視覺(jué)傳感器(通常是電弧傳感器或激光視覺(jué)傳感器)自動(dòng)跟蹤實(shí)際的焊縫軌跡。這種方式雖然仍離不開(kāi)示教編程，但在一定程度上可以減輕示教編程的強(qiáng)度，提高編程效率。但由于電弧焊本身的特點(diǎn)，機(jī)器人的視覺(jué)傳感器并不是對(duì)所有焊縫形式都適用。
二是采取完全離線編程的辦法，使機(jī)器人焊接程序的編制、焊縫軌跡坐標(biāo)位置的獲取、以及程序的調(diào)試均在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上獨(dú)立完成，不需要機(jī)器人本身的參與。機(jī)器人離線編程早在多年以前就有，只是由于當(dāng)時(shí)受計(jì)算機(jī)性能的限制，離線編程軟件以文本方式為主，編程員需要熟悉機(jī)器人的所有指令系統(tǒng)和語(yǔ)法，還要知道如何確定焊縫軌跡的空間位置坐標(biāo)，因此，編程工作并不輕松省時(shí)。隨著計(jì)算機(jī)性能的提高和計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)的發(fā)展，如今的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)多數(shù)可在三維圖形環(huán)境下運(yùn)行，編程界面友好、方便，而且，獲取焊縫軌跡的坐標(biāo)位置通常可以采用“虛擬示教”(virtual Teach-in)的辦法，用鼠標(biāo)輕松點(diǎn)擊三維虛擬環(huán)境中工件的焊接部位即可獲得該點(diǎn)的空間坐標(biāo)；在有些系統(tǒng)中，可通過(guò)CAD圖形文件中事先定義的焊縫位置直接生成焊縫軌跡，然后自動(dòng)生成機(jī)器人程序并下載到機(jī)器人控制系統(tǒng)。從而大大提高了機(jī)器人的編程效率，也減輕了編程員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前，國(guó)際市場(chǎng)上已有基于普通PC機(jī)的商用機(jī)器人離線編程軟件。如Workspace5、RobotStudio等。圖9所示為筆者自行開(kāi)發(fā)的基于PC的三維可視化機(jī)器人離線編程系統(tǒng)。該系統(tǒng)可針對(duì)ABB公司的IRB140機(jī)器人進(jìn)行離線編程，程序中的焊縫軌跡通過(guò)虛擬示教獲得，并在三維圖形環(huán)境中可讓機(jī)器人按程序中的軌跡作模擬運(yùn)動(dòng)，以此檢
機(jī)器人教育在線 』_ _科技...
機(jī)器人的發(fā)展
美國(guó)是機(jī)器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，比起號(hào)稱"機(jī)器人王國(guó)"的日本起步至少要早五六年。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，美國(guó)現(xiàn)已成為世界上的機(jī)器人強(qiáng)國(guó)之一，基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)。綜觀它的發(fā)展史，道路是曲折的，不平坦的。
由于美國(guó)政府從60年代到70年代中的十幾年期間，并沒(méi)有把工業(yè)機(jī)器人列入重點(diǎn)發(fā)展項(xiàng)目，只是在幾所大學(xué)和少數(shù)公司開(kāi)展了一些研究工作。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，在只看到眼前利益，政府又無(wú)財(cái)政支持的情況下，寧愿錯(cuò)過(guò)良機(jī)，固守在使用剛性自動(dòng)化裝置上，也不愿冒著風(fēng)險(xiǎn)，去應(yīng)用或制造機(jī)器人。加上，當(dāng)時(shí)美國(guó)失業(yè)率高達(dá)6．65％，政府擔(dān)心發(fā)展機(jī)器人會(huì)造成更多人失業(yè)，因此不予投資，也不組織研制機(jī)器人，這不能不說(shuō)是美國(guó)政府的戰(zhàn)略決策錯(cuò)誤。70年代后期，美國(guó)政府和企業(yè)界雖有所重視，但在技術(shù)路線上仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級(jí)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)上，致使日本的工業(yè)機(jī)器人后來(lái)居上，并在工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)用上及機(jī)器人制造業(yè)上很快超過(guò)了美國(guó)，產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上形成了較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
進(jìn)入80年代之后，美國(guó)才感到形勢(shì)緊迫，政府和企業(yè)界才對(duì)機(jī)器人真正重視起來(lái)，政策上也有所體現(xiàn)，一方面鼓勵(lì)工業(yè)界發(fā)展和應(yīng)用機(jī)器人，另一方面制訂計(jì)劃、提高投資，增加機(jī)器人的研究經(jīng)費(fèi)，把機(jī)器人看成美國(guó)再次工業(yè)化的特征，使美國(guó)的機(jī)器人迅速發(fā)展。
80年代中后期，隨著各大廠家應(yīng)用機(jī)器人的技術(shù)日臻成熟，第一代機(jī)器人的技術(shù)性能越來(lái)越滿足不了實(shí)際需要，美國(guó)開(kāi)始生產(chǎn)帶有視覺(jué)、力覺(jué)的第二代機(jī)器人，并很快占領(lǐng)了美國(guó)60％的機(jī)器人市場(chǎng)。
盡管美國(guó)在機(jī)器人發(fā)展史上走過(guò)一條重視理論研究，忽視應(yīng)用開(kāi)發(fā)研究的曲折道路，但是美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)在國(guó)際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。具體表現(xiàn)在：
（1）性能可靠，功能全面，精確度高；
（2）機(jī)器人語(yǔ)言研究發(fā)展較快，語(yǔ)言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首；
（3）智能技術(shù)發(fā)展快，其視覺(jué)、觸覺(jué)等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)中廣泛應(yīng)用；
（4）高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速，主要用于掃雷、布雷、偵察、站崗及太空探測(cè)方面。
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早在1966年，美國(guó)Unimation公司的尤尼曼特機(jī)器人和AMF公司的沃莎特蘭機(jī)器人就已經(jīng)率先進(jìn)入英國(guó)市場(chǎng)。1967年英國(guó)的兩家大機(jī)械公司還特地為美國(guó)這兩家機(jī)器人公司在英國(guó)推銷機(jī)器人。接著，英國(guó) Hall Automation公司研制出自己的機(jī)器人RAMP。70年代初期，由于英國(guó)政府科學(xué)研究委員會(huì)頒布了否定人工智能和機(jī)器人的Lighthall報(bào)告，對(duì)工業(yè)機(jī)器人實(shí)行了限制發(fā)展的嚴(yán)厲措施，因而機(jī)器人工業(yè)一蹶不振，在西歐差不多居于末位。
但是，國(guó)際上機(jī)器人蓬勃發(fā)展的形勢(shì)很快使英政府意識(shí)到：機(jī)器人技術(shù)的落后，導(dǎo)致其商品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力大為下降。于是，從70年代末開(kāi)始，英國(guó)政府轉(zhuǎn)而采取支持態(tài)度，推行并實(shí)施了一系列支持機(jī)器人發(fā)展的政策和措施，如廣泛宣傳使用機(jī)器人的重要性、在財(cái)政上給購(gòu)買機(jī)器人企業(yè)以補(bǔ)貼、積極促進(jìn)機(jī)器人研究單位與企業(yè)聯(lián)合等，使英國(guó)機(jī)器人開(kāi)始了在生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用及大力研制的興盛時(shí)期。
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法國(guó)不僅在機(jī)器人擁有量上居于世界前列，而且在機(jī)器人應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍上處于世界先進(jìn)水平。這主要?dú)w功于法國(guó)政府一開(kāi)始就比較重視機(jī)器人技術(shù)，特別是把重點(diǎn)放在開(kāi)展機(jī)器人的應(yīng)用研究上。
法國(guó)機(jī)器人的發(fā)展比較順利，主要原因是通過(guò)政府大力支持的研究計(jì)劃，建立起一個(gè)完整的科學(xué)技術(shù)體系。即由政府組織一些機(jī)器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究項(xiàng)目，而由工業(yè)界支持開(kāi)展應(yīng)用和開(kāi)發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機(jī)器人在法國(guó)企業(yè)界很快發(fā)展和普及.
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德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國(guó)。這里所說(shuō)的德國(guó)，主要指的是原聯(lián)邦德國(guó)。它比英國(guó)和瑞典引進(jìn)機(jī)器人大約晚了五六年。其所以如此，是因?yàn)榈聡?guó)的機(jī)器人工業(yè)一起步，就遇到了國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)不景氣。但是德國(guó)的社會(huì)環(huán)境卻是有利于機(jī)器人工業(yè)發(fā)展的。因?yàn)閼?zhàn)爭(zhēng)，導(dǎo)致勞動(dòng)力短缺，以及國(guó)民技術(shù)水平高，都是實(shí)現(xiàn)使用機(jī)器人的有利條件。到了70年代中后期，政府采用行政手段為機(jī)器人的推廣開(kāi)辟道路；在"改善勞動(dòng)條件計(jì)劃"中規(guī)定，對(duì)于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來(lái)代替普通人的勞動(dòng)。這個(gè)計(jì)劃為機(jī)器人的應(yīng)用開(kāi)拓了廣泛的市場(chǎng)，并推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。日爾曼民族是一個(gè)重實(shí)際的民族，他們始終堅(jiān)持技術(shù)應(yīng)用和社會(huì)需求相結(jié)合的原則。除了像大多數(shù)國(guó)家一樣，將機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車工業(yè)之外，突出的一點(diǎn)是德國(guó)在紡織工業(yè)中用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)改造原有企業(yè)，報(bào)廢了舊機(jī)器，購(gòu)買了現(xiàn)代化自動(dòng)設(shè)備、電子計(jì)算機(jī)和機(jī)器人，使紡織工業(yè)成本下降、質(zhì)量提高，產(chǎn)品的花色品種更加適銷對(duì)路。到1984年終于使這一被喻為"快完蛋的行業(yè)"重新振興起來(lái)。與此同時(shí)，德國(guó)看到了機(jī)器人等先進(jìn)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的作用，提出了1985年以后要向高級(jí)的、帶感覺(jué)的智能型機(jī)器人轉(zhuǎn)移的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)近十年的努力，其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。
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在前蘇聯(lián)（主要是在俄羅斯），從理論和實(shí)踐上探討機(jī)器人技術(shù)是從50年代后半期開(kāi)始的。到了50年代后期開(kāi)始了機(jī)器人樣機(jī)的研究工作。1968年成功地試制出一臺(tái)深水作業(yè)機(jī)器人。1971年研制出工廠用的萬(wàn)能機(jī)器人。早在前蘇聯(lián)第九個(gè)五年計(jì)劃（1970年一1975年）開(kāi)始時(shí)，就把發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家科學(xué)技術(shù)發(fā)展綱領(lǐng)之中。到1975年，已研制出30個(gè)型號(hào)的120臺(tái)機(jī)器人，經(jīng)過(guò)20年的努力，前蘇聯(lián)的機(jī)器人在數(shù)量、質(zhì)量水乎上均處于世界前列地位。國(guó)家有目的地把提高科學(xué)技術(shù)進(jìn)步當(dāng)作推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展的手段，來(lái)安排機(jī)器人的研究制造；有關(guān)機(jī)器人的研究生產(chǎn)、應(yīng)用、推廣和提高工作，都由政府安排，有計(jì)劃、按步驟地進(jìn)行。
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有人認(rèn)為，應(yīng)用機(jī)器人只是為了節(jié)省勞動(dòng)力，而我國(guó)勞動(dòng)力資源豐富，發(fā)展機(jī)器人不一定符合我國(guó)國(guó)情。這是一種誤解。在我國(guó)，社會(huì)主義制度的優(yōu)越性決定了機(jī)器人能夠充分發(fā)揮其長(zhǎng)處。它不僅能為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)高度的生產(chǎn)力和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，而且將為我國(guó)的宇宙開(kāi)發(fā)、海洋開(kāi)發(fā)、核能利用等新興領(lǐng)域的發(fā)展做出卓越的貢獻(xiàn)。
我國(guó)已在“七五”計(jì)劃中把機(jī)器人列人國(guó)家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，撥巨款在沈陽(yáng)建立了全國(guó)第一個(gè)機(jī)器人研究示范工程，全面展開(kāi)了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。十幾年來(lái)，相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的工業(yè)機(jī)器人及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。目前，示教再現(xiàn)型機(jī)器人技術(shù)已基本成熟，并在工廠中推廣應(yīng)用。我國(guó)自行生產(chǎn)的機(jī)器人噴漆流水線在長(zhǎng)春第一汽車廠及東風(fēng)汽車廠投入運(yùn)行。1986年3月開(kāi)始的國(guó)家863高科技發(fā)展規(guī)劃已列入研究、開(kāi)發(fā)智能機(jī)器人的內(nèi)容。就目前來(lái)看，我們應(yīng)從生產(chǎn)和應(yīng)用的角度出發(fā)，結(jié)合我國(guó)國(guó)情，加快生產(chǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的實(shí)用型機(jī)器人和某些特種機(jī)器人。
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日本在60年代末正處于經(jīng)濟(jì)高度發(fā)展時(shí)期，年增長(zhǎng)率達(dá)11％。第二次世界大戰(zhàn)后，日本的勞動(dòng)力本來(lái)就緊張，而高速度的經(jīng)濟(jì)發(fā)展更加劇了勞動(dòng)力嚴(yán)重不足的困難。為此，日本在1967年由川崎重工業(yè)公司從美國(guó)Unimation公司引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，建立起生產(chǎn)車間，并于1968年試制出第一臺(tái)川崎的“尤尼曼特”機(jī)器人。
正是由于日本當(dāng)時(shí)勞動(dòng)力顯著不足，機(jī)器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎。日本政府一方面在經(jīng)濟(jì)上采取了積極的扶植政策，鼓勵(lì)發(fā)展和推廣應(yīng)用機(jī)器人，從而更進(jìn)一步激發(fā)了企業(yè)家從事機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的積極性。尤其是政府對(duì)中、小企業(yè)的一系列經(jīng)濟(jì)優(yōu)惠政策，如由政府銀行提供優(yōu)惠的低息資金，鼓勵(lì)集資成立“機(jī)器人長(zhǎng)期租賃公司”，公司出資購(gòu)入機(jī)器人后長(zhǎng)期租給用戶，使用者每月只需付較低廉的租金，大大減輕了企業(yè)購(gòu)入機(jī)器人所需的資金負(fù)擔(dān)；政府把由計(jì)算機(jī)控制的示教再現(xiàn)型機(jī)器人作為特別折扣優(yōu)待產(chǎn)品，企業(yè)除享受新設(shè)備通常的40%折扣優(yōu)待外，還可再享受 13％的價(jià)格補(bǔ)貼。另一方面，國(guó)家出資對(duì)小企業(yè)進(jìn)行應(yīng)用機(jī)器人的專門知識(shí)和技術(shù)指導(dǎo)等等。
這一系列扶植政策，使日本機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展起來(lái)，經(jīng)過(guò)短短的十幾年，到80年代中期，已一躍而為“機(jī)器人王國(guó)”，其機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺(tái)數(shù)在國(guó)際上躍居首位。按照日本產(chǎn)業(yè)機(jī)器人工業(yè)會(huì)常務(wù)理事米本完二的說(shuō)法：“日本機(jī)器人的發(fā)展經(jīng)過(guò)了60年代的搖籃期，70年代的實(shí)用期，到80年代進(jìn)人普及提高期。”并正式把1980年定為“產(chǎn)業(yè)機(jī)器人的普及元年”，開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人。
日本政府和企業(yè)充分信任機(jī)器人，大膽使用機(jī)器人。機(jī)器人也沒(méi)有辜負(fù)人們的期望，它在解決勞動(dòng)力不足、提高生產(chǎn)率、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面，發(fā)揮著越來(lái)越顯著的作用，成為日本保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)速度和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的一支不可缺少的隊(duì)伍。
日本在汽車、電子行業(yè)大量使用機(jī)器人生產(chǎn)，使日本汽車及電子產(chǎn)品產(chǎn)量猛增，質(zhì)量日益提高，而制造成本則大為降低。從而使日本生產(chǎn)的汽車能夠以價(jià)廉的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)進(jìn)軍號(hào)稱“汽車王國(guó)”的美國(guó)市場(chǎng)，并且向機(jī)器人誕生國(guó)出口日本產(chǎn)的實(shí)用型機(jī)器人。此時(shí)，日本價(jià)廉物美的家用電器產(chǎn)品也充斥了美國(guó)市場(chǎng)……這使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用機(jī)器人，增大了國(guó)力，獲得了巨大的好處，迫使美、英、法等許多國(guó)家不得不采取措施，奮起直追。
我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展逐漸得到重視，國(guó)家出臺(tái)各種鼓勵(lì)措施，地方也爭(zhēng)相設(shè)立發(fā)展目標(biāo)，核心內(nèi)容是實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新、加快國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)程。目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)正處于初步產(chǎn)業(yè)化階段，從發(fā)展期逐漸邁向成熟期。
在全球市場(chǎng)上，2019年時(shí)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量與產(chǎn)量均居全球首位，但裝機(jī)密度仍有較大潛力。未來(lái)中國(guó)工業(yè)機(jī)器人在云計(jì)算等新興技術(shù)的加持下將向著更加智能化、柔性化的方向發(fā)展，同時(shí)2020年新冠疫情的爆發(fā)讓眾多廠商看到了醫(yī)療領(lǐng)域工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
行業(yè)主要上市公司：目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的上市公司主要有科大智能(300222)、沃迪智能(830843)、工業(yè)富聯(lián)(601138)、遠(yuǎn)大智能(002689)、上海滬工(603131)、埃夫特(688165)、ST伯朗特(430394)、ST華昌(300278)、機(jī)器人(300024)、科遠(yuǎn)智慧(002380)、華自科技(300490)、埃斯頓(002747)、ST安控(300370)、泰禾智能(603656)、智云股份(300097)、佳順智能(834863)、巨輪智能(002031)、藍(lán)英裝備(300293)、博實(shí)股份(002698)、亞威股份(002559)、華中數(shù)控(300161)、拓斯達(dá)(300607)、巨能股份(871478)、新時(shí)達(dá)(002527)、匯博股份(871462)、上工申貝(600843)、中源智人(833135)、東杰智能(300486)、賽摩智能(300466)、漢宇集團(tuán)(300403)、三豐智能(300276)、金奧博(002917)、銳速智能