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工業(yè)機器人
工業(yè)機器人
工業(yè)機器人(工業(yè)機器人)
工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置,是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預(yù)先編排的程序運行,現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。
目錄 歷史沿革 主要特點 組成結(jié)構(gòu) 發(fā)展前景 收縮展開 歷史沿革1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞,劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力,即劇作家筆下的一個具有人的外表、特征和功能的機器,是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機器人設(shè)想。 20世紀40年代中后期,機器人的研究與發(fā)明得到了更多人的關(guān)心與關(guān)注。50年代以后,美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手,如圖0.2所示,這是一種主從型控制系統(tǒng),主機械手的運動。系統(tǒng)中加入力反饋,可使操作者獲知施加力的大小,主從機械手之間有防護墻隔開,操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進行有效的監(jiān)視,主從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生為近代機器人的設(shè)計與制造作了鋪墊。 1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關(guān)節(jié),利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn),這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人,F(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生,開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。 工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業(yè)等部門中,完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。 20世紀50年代末,美國在機械手和操作機的基礎(chǔ)上,采用伺服機構(gòu)和自動控制等技術(shù),研制出有通用性的獨立的工業(yè)用自動操作裝置,并將其稱為工業(yè)機器人;60年代初,美國研制成功兩種工業(yè)機器人,并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用;1969年,美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后,各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機器人。 由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應(yīng)性,能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn),70年代起,常與數(shù)字控制機床結(jié)合在一起,成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。
主要特點戴沃爾提出的工業(yè)機器人有以下特點:將數(shù)控機床的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構(gòu)聯(lián)接在一起,預(yù)先設(shè)定的機械手動作經(jīng)編程輸入后,系統(tǒng)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(fù)動作,示教過程中,機械手可依次通過工作任務(wù)的各個位置,這些位置序列全部記錄在存儲器內(nèi),任務(wù)的執(zhí)行過程中,機器人的各個關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動下依次再現(xiàn)上述位置,故這種機器人的主要技術(shù)功能被稱為“可編程”和“示教再現(xiàn)”。 1962年美國推出的一些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)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(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機器人系統(tǒng)。 工業(yè)機器人最顯著的特點有以下幾個: (1)可編程。生產(chǎn)自動化的進一步發(fā)展是柔性啟動化。工業(yè)機器人可隨其工作環(huán)境變化的需要而再編程,因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性制造過程中能發(fā)揮很好的功用,是柔性制造系統(tǒng)中的一個重要組成部分。 (2)擬人化。工業(yè)機器人在機械結(jié)構(gòu)上有類似人的行走、腰轉(zhuǎn)、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(yè)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(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應(yīng)能力。 (3)通用性。除了專門設(shè)計的專用的工業(yè)機器人外,一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)時具有較好的通用性。比如,更換工業(yè)機器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。 (4)工業(yè)機器技術(shù)涉及的學(xué)科相當廣泛,歸納起來是機械學(xué)和微電子學(xué)的結(jié)合-機電一體化技術(shù)。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)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(shù)的應(yīng)用,特別是計算機技術(shù)的應(yīng)用密切相關(guān)。因此,機器人技術(shù)的發(fā)展必將帶動其他技術(shù)的發(fā)展,機器人技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平也可以驗證一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平。 當今工業(yè)機器人技術(shù)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(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。當前,對全球機器人技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè)機器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位,而日本生產(chǎn)的工業(yè)機器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。 (1)技術(shù)先進工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進制造技術(shù)于一體,通過對過程實施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,實現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染,是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。 (2)技術(shù)升級工業(yè)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(chǎn)等技術(shù)特點,是繼動力機械、計算機之后,出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具,是實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的重要手段。 (3)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛工業(yè)機器人與自動化成套裝備是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備,可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié),并廣泛應(yīng)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、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè),應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。 (4)技術(shù)綜合性強工業(yè)機器人與自動化成套技術(shù),集中并融合了多項學(xué)科,涉及多項技術(shù)領(lǐng)域,包括工業(yè)機器人控制技術(shù)、機器人動力學(xué)及仿真、機器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術(shù),技術(shù)綜合性強。
組成結(jié)構(gòu)工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構(gòu),包括臂部、腕部和手部,有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)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(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu),用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作;控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號,并進行控制。 工業(yè)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(zhuǎn)和伸縮動作;球坐標型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和伸縮;關(guān)節(jié)型的臂部有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。 工業(yè)機器人按執(zhí)行機構(gòu)運動的`控制機能,又可分點位型和連續(xù)軌跡型。點位型只控制執(zhí)行機構(gòu)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(yè);連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機構(gòu)按給定軌跡運動,適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。 工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)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(yè)程序文件,通過RS232串口或者以太網(wǎng)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(qū)動系統(tǒng),使執(zhí)行機構(gòu)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(lǐng)動執(zhí)行機構(gòu),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(tǒng)從程序存儲器中檢出相應(yīng)信息,將指令信號傳給驅(qū)動機構(gòu),使執(zhí)行機構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動作。示教輸入程序的工業(yè)機器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人。 具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機器人,能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作;如具有識別功能或更進一步增加自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)功能,即成為智能型工業(yè)機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應(yīng)環(huán)境,并自動完成更為復(fù)雜的工作。
發(fā)展前景中國
中國的工業(yè)機器人 我國工業(yè)機器人起步于上世紀1970年初期,經(jīng)過20多年的發(fā)展,大致經(jīng)歷了3個階段:70年代的萌芽期,80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。 1970年我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機器人應(yīng)用掀起一個高潮,尤其在日本發(fā)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(yè)機器人。 進入80年代后,在高技術(shù)浪潮的沖擊下,隨著改革開放的不斷深入,我國機器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持!捌呶濉逼陂g,國家投入資金,對工業(yè)機器人及其零部件進行攻關(guān),完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā),研制出了噴涂、點焊、弧焊和搬運機器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)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(shù)的前沿,經(jīng)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(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變時期,掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮,我國的工業(yè)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(yè)機器人,并實施了一批機器人應(yīng)用工程,形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地,為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。 雖然中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進步中,但和國際同行相比,差距依舊明顯。從市場占有率來說,更無法相提并論。工業(yè)機器人很多核心技術(shù),當前我們尚未掌握,這是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要瓶頸。 隨著人口紅利的逐漸下降,企業(yè)用工成本不斷上漲,工業(yè)機器人正逐步走進公眾的視野。中國產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)分析師李強認為,人口紅利的持續(xù)消退,給機器人產(chǎn)業(yè)帶來了重大的發(fā)展機遇;在國家政策支持下,產(chǎn)業(yè)有望迎來爆發(fā)期。 《2013-2017年中國工業(yè)機器人行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型升級分析報告》顯示,全球工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域也有所擴大。2010年,在德國市場,除了汽車行業(yè),食品行業(yè)顯著增加了機器人的利用。可見,在藥品和化妝品行業(yè)和塑料行業(yè),機器人的投資潛力巨大。預(yù)計亞洲將成為工業(yè)機器人行業(yè)發(fā)展最快的地區(qū)。 截止2010年末,中國運行中的工業(yè)機器人數(shù)量超過5萬臺,應(yīng)用程度與發(fā)達國家相比存在較大差距,如運行數(shù)量約為日本的1/10、德國的1/4,可見中國工業(yè)機器人行業(yè)未來發(fā)展空間較大。 根據(jù)2011年3月發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃綱要》,中國在“十二五”時期將加快發(fā)展戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)。國務(wù)院在相關(guān)決定中指出:“發(fā)展戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)已成為世界主要國家搶占新一輪經(jīng)濟和科技發(fā)展制高點的重大戰(zhàn)略”,包括“高端裝備制造產(chǎn)業(yè)”、“新材料產(chǎn)業(yè)”、“新能源產(chǎn)業(yè)”及“節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)”等。前瞻網(wǎng)分析預(yù)測,今后十年我國高端裝備制造業(yè)的銷售產(chǎn)值將占全部裝備制造業(yè)銷售產(chǎn)值的30%以上。工業(yè)機器人行業(yè)作為高端裝備制造產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,必將在此期間得到更多的政策扶持,實現(xiàn)進一步增長。 中國到2014年將成為全球最大的工業(yè)機器人消費國。預(yù)計到2015年,中國機器人市場需求量將達3.5萬臺,占全球總量的16.9%,成為規(guī)模最大的機器人市場。專家表示,未來3年中國工業(yè)機器人市場復(fù)合增速可達30%,爆發(fā)性增長可期。 盡管各大企業(yè)面臨著轉(zhuǎn)型升級的陣痛,但不少具備實力、具有長遠眼光的企業(yè)已經(jīng)在此陣痛中尋找到了新的出路。山推作為國內(nèi)大型工程機械生產(chǎn)廠家和推土機行業(yè)龍頭企業(yè),在自動化焊接設(shè)備的應(yīng)用上應(yīng)該說走到了國內(nèi)同行的前列,其在20世紀90年代中期就開始應(yīng)用焊接機器人和自動化焊接專機。這些舉措不僅使企業(yè)的生產(chǎn)效率得到了有效提高,也轉(zhuǎn)變了員工的傳統(tǒng)觀念。 引進機器人的裨益在三一重機的快速發(fā)展上也可窺一二。產(chǎn)業(yè)洞察網(wǎng)《中國工業(yè)機器人行業(yè)市場發(fā)展趨勢及投資規(guī)劃分析報告》顯示2007年,兩臺機器人現(xiàn)身三一重機生產(chǎn)線。此后,企業(yè)銷量突飛猛進,機器人隊伍也隨之壯大。在不久前投產(chǎn)的三一重機臨港產(chǎn)業(yè)園中,就能看到200多臺機器人各司其職,忙著切割、焊接、涂裝或者涂膠等工作,個個都是以一當五的好手。 當前,國外已經(jīng)研制和生產(chǎn)了各種不同的標準組件,而中國作為未來工業(yè)機器人的主要生產(chǎn)國,標準化的過程是發(fā)展趨勢。 中國制造業(yè)面臨著向高端轉(zhuǎn)變,承接國際先進制造、參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)。加快工業(yè)機器人技術(shù)的研究開發(fā)與生產(chǎn)是中國抓住這個歷史機遇的主要途徑。因此我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展要進一步落實:第一,工業(yè)機器人技術(shù)是我國由制造大國向制造強國轉(zhuǎn)變的主要手段和途徑,政府要對國產(chǎn)工業(yè)機器人有更多的政策與經(jīng)濟支持,參考國外先進經(jīng)驗,加大技術(shù)投入與改造;第二,在國家的科技發(fā)展計劃中,應(yīng)該繼續(xù)對智能機器人研究開發(fā)與應(yīng)用給予大力支持,形成產(chǎn)品和自動化制造裝備同步協(xié)調(diào)的新局面;第三,部分國產(chǎn)工業(yè)機器人質(zhì)量已經(jīng)與國外相當,企業(yè)采購工業(yè)機器人時不要盲目進口,應(yīng)該綜合評估,立足國產(chǎn)。 智能化、仿生化是工業(yè)機器人的最高階段,隨著材料、控制等技術(shù)不斷發(fā)展,實驗室產(chǎn)品越來越多的產(chǎn)品化,逐步應(yīng)用於各個場合。伴隨移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,多傳感器、分布式控制的精密型工業(yè)機器人將會越來越多,逐步滲透制造業(yè)的方方面面,并且由制造實施型向服務(wù)型轉(zhuǎn)化。 工業(yè)機器人最先大規(guī)模使用的區(qū)域?qū)鋈缃癜l(fā)達地區(qū)。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的進行,發(fā)達地區(qū)的制造業(yè)需要提升;豆と顺杀静粩嘣鲩L的現(xiàn)實,工業(yè)機器人的應(yīng)用成為最好替代方式。未來我國工業(yè)機器人的大范圍應(yīng)用將會集中在廣東、江蘇、上海、北京等地,其工業(yè)機器人擁有量將占全國一半以上。 日益增長的工業(yè)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(chǎn)廠家的目光。當前,我國進口的工業(yè)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(chǎn)權(quán)的企業(yè)不斷出現(xiàn),越來越多的工業(yè)機器人將會由中國制造。 中國成最大工業(yè)機器人市場 在現(xiàn)在的社會里,機器人的運用范圍越來越廣泛,即使在很多的傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域中人們也在努力使機器人代替人類工作,在食品工業(yè)中的情況也是如此。目前人們已經(jīng)開發(fā)出的食品工業(yè)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(lǐng)域應(yīng)用得如魚水。 中國到2016年或成為全球最大的機器人市場 25日,2014中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰會議在張家港舉行。工業(yè)和信息化部裝備工業(yè)司副司長王衛(wèi)明的透露,預(yù)計中國到2016年或成為全球最大的機器人市場。 王衛(wèi)明這一“預(yù)計”無疑讓眾多關(guān)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(wèi)明說,不久前他去參加一個機床展,竟然展出的一半產(chǎn)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(yè)對機器人的需求!蓖跣l(wèi)明稱,汽車行業(yè)使用機器人最多,醫(yī)藥等行業(yè)的增長需求甚至達到100%以上,2013年全球機器人銷量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(fā)期,業(yè)界對此普遍持樂觀態(tài)度。曲道奎認同這一觀點。作為國內(nèi)領(lǐng)先的機器人制造企業(yè)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(yè)要意識到該行業(yè)的殘酷性。他呼吁,在機器人這個高端產(chǎn)業(yè)里中國要避免處于產(chǎn)業(yè)鏈低端位置。 在中國廉價勞動力優(yōu)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(chǎn)業(yè)誘人的大蛋糕,中國各地都行動了起來,機器人企業(yè)、機器人產(chǎn)業(yè)園如雨后春筍般層出不窮,積極投身這場“掘金戰(zhàn)”中。 王衛(wèi)明在會上指出,國內(nèi)在機器人產(chǎn)業(yè)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(shè)計,組建國家級的機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展專家咨詢委員會;完善標準體系建設(shè);加大對機器人國產(chǎn)化的政策支持力度;支持國產(chǎn)工業(yè)機器人的應(yīng)用和示范等。 2015年安徽工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計超200億元 根據(jù)安徽省戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)區(qū)域集聚發(fā)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(chǎn)業(yè)集聚試點。蕪馬合地區(qū)作為目前我國唯一的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)集聚試點,發(fā)展目標是到2015年培育3家至5家產(chǎn)值超50億元的龍頭企業(yè),形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模超200億元。 目前,蕪湖市已規(guī)劃用地5000畝建設(shè)機器人產(chǎn)業(yè)園,依托埃夫特、瑞祥工業(yè)、陀曼精機等企業(yè),集聚產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新要素,打造以主機為龍頭、關(guān)鍵零部件協(xié)作配套的機器人全產(chǎn)業(yè)鏈。蕪湖市早在2007年就啟動了工業(yè)機器人項目,如今,領(lǐng)軍企業(yè)安徽埃夫特公司已形成系列化工業(yè)機器人研發(fā)和制造能力,實際裝機臺數(shù)位居自主品牌之首,在汽車、家電、機械加工等多個行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。該市正在建設(shè)的6個重點項目,涉及工業(yè)機器人整機項目以及伺服電機、驅(qū)動及控制系統(tǒng)、精密減速機等配套的核心零部件項目。
國外
在發(fā)達國家中,工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線,以保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業(yè)機器人的使用實踐表明,工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn),提高社會生產(chǎn)效率,推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。 機器人技術(shù)是具有前瞻性、戰(zhàn)略性的高技術(shù)領(lǐng)域。國際電氣電子工程師協(xié)會IEEE的科學(xué)家在對未來科技發(fā)展方向進行預(yù)測中提出了4個重點發(fā)展方向,機器人技術(shù)就是其中之一。 1990年10月,國際機器人工業(yè)人士在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業(yè)機器人國際標準大會,并在這次大會上通過了一個文件,把工業(yè)機器人分為四類:⑴順序型。這類機器人擁有規(guī)定的程序動作控制系統(tǒng);⑵沿軌跡作業(yè)型。這類機器人執(zhí)行某種移動作業(yè),如焊接。噴漆等;⑶遠距作業(yè)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(yīng)及思維和人機通信機能。 日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)早在上世紀90年代就已經(jīng)普及了第一和第二類工業(yè)機器人,并達到了其工業(yè)機器人發(fā)展史的鼎盛時期。而今已在第發(fā)展三、四類工業(yè)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(fā)展重點有:低成本技術(shù)、高速化技術(shù)、小型和輕量化技術(shù)、提高可靠性技術(shù)、計算機控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)、高精度化技術(shù)、視覺和觸覺等傳感器技術(shù)等。 根據(jù)日本政府2007年指定的一份計劃,日本2050年工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達到1.4兆日元,擁有百萬工業(yè)機器人。按照一個工業(yè)機器人等價于10個勞動力的標準,百萬工業(yè)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(yè)機器人起步于70年代初,其發(fā)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(fā)期;90年代的實用化期。而今經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。當前我國已生產(chǎn)出部分機器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出弧焊、點焊、碼垛、裝配、搬運、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機器人。一批國產(chǎn)工業(yè)機器人已服務(wù)于國內(nèi)諸多企業(yè)的生產(chǎn)線上;一批機器人技術(shù)的研究人才也涌現(xiàn)出來。一些相關(guān)科研機構(gòu)和企業(yè)已掌握了工業(yè)機器人操作機的優(yōu)化設(shè)計制造技術(shù);工業(yè)機器人控制、驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù);機器人軟件的設(shè)計和編程技術(shù);運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù);弧焊、點焊及大型機器人自動生產(chǎn)線與周邊配套設(shè)備的開發(fā)和制備技術(shù)等。某些關(guān)鍵技術(shù)已達到或接近世界水平。 一個國家要引入高技術(shù)并將其轉(zhuǎn)移為產(chǎn)業(yè)技術(shù)(產(chǎn)業(yè)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(fā)展工業(yè)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(yè)機器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述,廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化,提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè),引進國外技術(shù)和設(shè)備,培養(yǎng)人才,打開市場。日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)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(xiàn)出了對發(fā)展工業(yè)機器人的大力支持。
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