论工业机器人的发展与应用

●问题探讨

论工业机器人的发展与应用

潘丽霞

（太原晨光煤层气开发有限公司，山西太原，030021）

摘

要：随着计算机技术不断向智能化方向发展，机器人应用领域的不断扩展和深化，工业机器人已成为一种高新技术产业，为工业自动化发挥了巨大作用，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了工业机器人的国内国外的发展状况和应用趋势，以及带来的经济效益。

关键词：工业机器人；发展；应用；效益中图分类号：T242.2

文献标识码：A

文章编号：（2010）1004-642903-0022-03

第二代为感觉型机器人，如有力觉触觉和视觉等，它具有对某些外第三代为智能界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。型机器人，它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段。2．1

国外工业机器人的的发展

美国是机器人的诞生地，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一。她的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位，其技术全面、先进，适应性也很强。

日本素有“机器人王国”之称，其工业机器人的发展令人瞩目，无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一。在经历了短暂的摇篮期之后，快速跨过实用期，迈入普及提高期。在20世纪80年代至90年代初期，日本的工业机器人可谓处于繁荣鼎盛时期，似乎无所不能。然而，自20世纪90年代中期开始，随着欧洲和北美工业机器人产业的崛起，国际市场的格局发生了明显的变化，从日本转向了欧洲和北美。在度过了几年的低迷期之后，尤21世纪初，日本的工业机器人又开始重新焕发生机，其是伴随着中国和其他周边国家对工业机器人需求的增长，以及日本本国早年工业机器人因服务期限而带来的更新换代，预期将对日本工业机器人的发展发挥积极的作用。

德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，20世纪70年代中后期，德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。目前，德国工业机器人的总数占世界第二位，

收稿日期：2010-02-22

作者简介：潘丽霞，女，1976年出生，1999年毕业于阳泉煤炭山西省太原市专科学校，助理工程师，030021，·22·

仅次于日本。

法国政府一直比较重视机器人技术，通过大力支持一系列研究计划，建立了一个完整的科学技术体系，使法国机器人的发

工业机器人（IndustrialRobot，简称IR）是广泛适用的、能够多轴联动的机械设备。它是集机械、电子、控制、计算自主动作、

机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重由操作机、控制器、伺服驱要的自动化装备。它是机器人的一种，

动系统和检测传感器装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备。它对稳定和提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件的快速更新换代起着十分重要的作用。1

工业机器人带来的效益

发达国家的使用经验表明：使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高机床的利用率，降低工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例如减少人减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。工用量、

机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力，平均故障间比传统的自动化工艺更加先进。广泛地应隔期达60000h以上，

用工业机器人，可以逐步改善劳动条件，提高生产效率和保证产品质量，节约劳动力，提供更安全的工作环境，减少劳动风险，提高企业竞争力。2

工业机器人的发展

美国G.C.Devol发表了《通用重复性机器人》专利论1954年，

文，第一次提出了“工业机器人”和“示教再现”的概念；1959年，由美国Unimation公司推出了世界第一台工业机器人。从此，机器人技术及其产品飞速发展，已成为柔性制造系统（FMS）、自动化工厂（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。随着科技的不断进步，工业机器人的发展过程可分为三代，第—代为示教再现型机器人，它主要由机器手控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息重复再现执行，当前工业中应用最多。

潘丽霞：论工业机器人的发展与应用

展比较顺利。在政府组织的项目中，特别注重机器人基础技术方面的研究，把重点放在开展机器人的应用研究上，而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界得以迅速发展和普及，从而使法国在国际工业机器人界拥有不可或缺的一席之地。

英国的工业机器人起步比当今的机器人大国日本还要早，并曾经取得了早期的辉煌。然而好景不长，20世纪70年代初期，英国科学研究委员会颁布了否定人工智能和机器人的Lighthall报告，导致政府对工业机器人实行了限制发展的严厉措施。这个错误决策导致英国的机器人工业一蹶不振，在西欧几乎处于末位。然而，国际上机器人蓬勃发展的形势使英政府转变了态度，并从20世纪70年代末开始，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施，工业机器人开始在生产领域广泛应用。

近些年，意大利、瑞典、西班牙、芬兰、丹麦等国家，由于自身国内机器人市场的大量需求，发展速度非常迅速。目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。2．2

国内工业机器人的发展

我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代后的适用化期。

20世纪70年代是世界科技发展的一个里程碑：

人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。

进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年，国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。

从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。

近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破数十亿元。截止2007年底，我国共有工业机器人2.39万台，是日本的1/15、北美的1/7、德国的1/6、韩国的1/3，随着我国产业升级的不断推进，我国工业机器人发展空间巨大。目前，国内市场年需求量在7000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示，中国市场上工业机器人总共拥有量近3万台，占全球总量的6%，其中，完全国产工业机器人

2010年第25卷第3期

（行业内规模比较大的前3家工业机器人企业）行业集中度占30%左右，

其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为150台左右，年出口额为2亿元以上。

来自中科院沈阳自动化所专家课题组的预测表明，到2011年，我国机器人市场保有量将增至48600台，年销售额约90多亿元。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势预测，到2015年，我国机器人市场容量将达十几万台套。3

工业机器人的应用

随着工业机器人发展的深度和广度，以及机器人智能水平的提高，工业机器人已在众多领域得到了应用。目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用，并且从传统的汽车制造领域向非制造领域延伸：如采矿机器人、

建筑业机器人，以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事、医疗卫生、食品加工、生活服务等领域工业机器人的应用也越来越多。汽车制造是一个技术和资金高度密集的产业，也是工业机器人应用最广泛的行业，几乎占到整个工业机器人的一半以上。在我国，

工业机器人最初也是应用于汽车和工程机械行业中。在汽车生产中，工业机器人是一种主要的制动化设备，在整车及零部件生产的弧焊、点焊、喷涂、搬运、涂胶、冲压等工艺中大量使用。据预测，

我国正在进入汽车拥有率上升时期，在未来几年里，汽车仍将以每年15％左右的速度增长。所以，未来几年工业机器人的需求将会呈现出高速增长趋势，年增幅达到50％左右，工业机器人在我国汽车行业的应用将得到快速发展。

目前，工业机器人不仅应用于传统制造业，如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时，也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域，以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，

水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人，以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。4

结束语

如今我国正从一个

“制造大国”向“制造强国”迈进，中国制造业面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，对我国工业自动化的提高迫在眉睫，工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径。政府要对国产工业机器人给予更多的政策与资金支持，在国家的科技发展计划中，应该继续对智能机器人研究开发与应用给予大力支持，形成产品和自动化制造装备同步协调的新局面；同时，部分国产工业机器人已经与国外相当，企业采购工业机器人时不要盲目进口，应该综合评估，立足国产。

（英文摘要下转第25页）

·23·

郭洪林：小寨坝枢纽互通式立体交叉方案比选

匝道可采用设计速度低的直连式匝道，甚至环形匝道。结合工程可行性研究报告的规模，采用与工可推荐方案型式相似的方案，即2/4苜蓿叶+定向的立交方案。

（3）3/4苜蓿叶+定向的立交方案。2/4苜蓿叶+定向的立交路基土石方量大、弃方量拆迁量大等缺点，本方案具有匝道长、

阶段对交通量作定性分析：贵阳至黔西的道路目前具有贵毕二级公路、正在作工可的清镇至黔西经站街、卫城的高速公路，在不考虑清镇至黔西公路的前提下，贵阳至黔西路线有：一是贵阳—扎佐—黔西，本走向贵阳至扎佐约37km，扎佐至黔西73km，贵

2010年第25卷第3期

阳至黔西约110km；二是贵阳—小寨坝立交上第三横线—九庄—黔西。本走向贵阳至扎佐约37km，扎佐至小寨坝42.3km，再从小寨坝至黔西则过于绕行，加之二级公路逐渐取消收费，贵阳至黔西选择第三横线的可能性小，因此，贵阳至黔西方向可作为内环匝道，及采用3/4苜蓿叶+定向的立交方案。

通过对上述3个方案的比较，3/4苜蓿叶+定向的立交方案，土石方工程量少、桥梁工程短，所以选择3/4苜蓿占地面积小、

叶+定向的立交方案为推荐方案。

ComparisonofthePlansofHubInterchangesofXiaozaiDam

GUOHonglin

ABSTRACT：AfteranalyzingtrafficsandconstructionoftheexpresswayfromJiangkoutoLiupanshuiofGuizhou,thepapercom－

parestheplansofhubinterchanges.

hubinterchange；traffic；interchangeKEYWORDS：

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第23页）

DevelopmentandApplicationsofIndustrialRobot

PANLiXia

Withthedevelopmentofcomputerintelligenttechnologyandapplicationareaofrobots,theindustrialrobotisbecom－ABSTRACT：

ingoneofthehighandnewtechnologyindustries.Itplaysasignificantroleinindustrialautomationandwillbemoreandmoreimportantforsocialdevelopment,thelivingandworkingenvironmentsofthefuture,etc..Thispaperoutlinestheapplicationtrendanddevelopmentcontextathomeandabroadofindustrailrobots,andeconomiceffectsfromit.

industrialrobot；development；application；benefitKEYWORDS：

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