工业机器人发展现状

■ 中国科学院自动化研究所/原 魁

工业机器人发展现状与趋势

工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。在日本，单轴机器人同样被列入工业机器人的范畴。

与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动的机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液压驱动的机器人，成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、RV减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐渐代替传统的直流伺服驱动方式，直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。

工业机器人的主要支撑技术

20世纪80年代以来，工业机器人技术逐渐成熟，并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及的过程中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。

2.信息处理速度的提高

机器人的动作通常是通过机器人各个关节的驱动电动机的运动而实现的。为了使机器人完成各种

1.驱动方式的改变

20世纪70年代后期，日本安川电动机公司研制开发出了第一台全电动的工业机器人，而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。

复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算，并在此基础上向机器人的各个关节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CP

U的计算能力有了很大提

MC 现代零部件

高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制20多个关节。机器人控制器性能的提高也进一步促进了工业机器人本身性能的提高，并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展，已经出现了多台机器人通过网络共享信息，并在此基础上进行协调控制的技术趋势。

3.传感器技术的发展

机器人技术发展初期，工业机器人只具备检测自身位置、角度和速度的内部传感器。近年来，随着信息处理技术和传感器技术的迅速发展，触觉、力觉、视觉等外部传感器已经在工业机器人中得到广泛应用。各种新型传感器的使用不但提高了工业机器人的智能程度，也进一步拓宽了工业机器人的应用范围。

工业机器人市场现状

1.地域分布情况

图1和表1分别给出了2004年全世界范围内工业机器人使用台数和分布情况。前者来源于日本经济状况统计专业公司“富士经济”公司，而后者则来源于国际机器人联合会（IFR）的统计数据。因为对工业机器人的定义不同，所以二者在数据上有所不同。但无论根据哪种统计数据都可以清楚地看出，日本的机器人保有量远远超过其他国家。这主要是因为，在人力费用和地价都很高的日本，必须通过大量采用工业机器人，才能够达到提高生产效率和国际竞争力的目的。正是因为这个原因，日本政府和企业

都非常重视机器人技术的研究开发

MC 现代零部件

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左右。

2.工业机器人市场规模

表2和图2分别给出了日本富士经济公司统计的全球工业机器人市场规模和2002年以来的市场变化情况和预测。从这些数据中可以看出，虽然近年来工业机器人本体的价格有了较大幅度的下降 ，但因为销售台数的迅速增加，其销售额在全球范围内都仍然保持快速增长趋势。

表3 2005年全球工业机器人市场

规模（单位：亿日元）

区域市场规模日本1669 亚洲（日本之外）

1150 美洲1076 欧洲649 其他地区1 合计

4545

图2 工业机器人市场变化情况

工业机器人主要应用及分布情况

研制开发工业机器人初衷的是为了使工人能够从单调重复作业、危险环境和恶劣环境作业中解脱出来，但近年来，工厂和企业引进工业机器人的主要目的则更多地是为了提高生产效率和保证产品质量。因为机器人可以24h连续、高效、任劳任怨地工作，因此，可以更好地保证生产效率和产品质量。

工业机器人的主要应用包括弧焊、点焊、喷涂、搬运、装配等。

随着工业机器人技术的成熟和制造业对自动化生产的需要，工业机器人得到了越来越广泛的应用。

1.按应用领域和类型分

图3图6给出了国际上主要机器人生产厂家的产品在不同应用领域的市场份额占有情况。

图3 焊接、喷涂机器人国际市场情况

图4 组装、搬运机器人国际市场分布

图5 半导体晶圆、液晶面板搬送机器

人国际市场分布

图6 单轴机器人国际市场分布

从图3图6可以看出，虽然

ABB、KUKA等欧洲企业在焊接和

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统集成方面的工作。

系统整体投资的提高。

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（2）弧焊机器人 弧焊机器人主要用于汽车、摩托车生产过程中的车身、底盘、引擎、进排气系统等部分的焊接。2005年日本汽车生产相关企业在全球范围内市场情况良好，日本工业机器人生产企业也取得了良好业绩。虽然不同国家和地区的汽车和摩托车生产会出现一定波动，但在全球范围内，与汽车和摩托车生产相关的设备投资将会保持上升趋势，因此，弧焊机器人的市场也会随着发展。

（3）直角坐标机器人 与单轴机器人相比，直角坐标机器人可以用于装配、检测等目的，用途更

加广泛。随着与全球范围内与汽车、液晶电视、手机等生产相关的设备投资的不断增加，对直角坐标机器人的需求也将有较大增加。

结语

我国的工业机器人研究从“七五”开始起步，近十几年来在国家“863”计划的支持下已经取得了长足进步。虽然因为工业基础方面的原因，我国在工业机器人本体的生产水平方面与国外还有较大差距，但在机器人应用技术和系统集成等方面，与国外先进水平的差距已经不大。国内部分企业在许多工业机器人应用的招标项目中已经可以和国外著名企业抗衡。目前国内的工业机器人市场已经逐步走向成熟，应用范围也越来越广。随着我国经济的不断发展，国内外市场竞争将更加激烈，制造业对产品质量和生产率的要求越来越高，人力成本也将不断提高，作为全球制造工厂的我国制造业对工业机器人的需求也将会在较短时间内进入快速发展时期。

文章查询编号：W0104