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行業(yè)動態(tài)

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

發(fā)布時間:2023-06-25

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  工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人以來,機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)的自動化工具。 

       廣泛采用工業(yè)機(jī)器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善勞動環(huán)境,減輕勞動強(qiáng)度,提高勞動生產(chǎn)率,節(jié)約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本,有著十分重要的意義。和計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣,工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。


一、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展的趨勢
      工業(yè)機(jī)器人是*典型的機(jī)電一體化數(shù)字化裝備,技術(shù)附加值很高,應(yīng)用范圍很廣,作為先進(jìn)制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè),將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起著越來越重要的作用。國外專家預(yù)測,機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是繼汽車、計算機(jī)之后出現(xiàn)的一種新的大型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。據(jù)聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(UNECE)和國際機(jī)器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計,世界機(jī)器人市場前景看好,從20世紀(jì)下半葉起,世界機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一直保持著穩(wěn)步增長的良好勢頭。進(jìn)入20世紀(jì)90年代,機(jī)器人產(chǎn)品發(fā)展速度加快,年增長率平均在10%左右。2004年增長率達(dá)到創(chuàng)記錄的20%。其中,亞洲機(jī)器人增長幅度*為突出,高達(dá)43%
工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

各區(qū)域用戶工業(yè)機(jī)器人定購指數(shù)(以1996年作為100)


國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢:


      1.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可*性、便于操作和維修),而單機(jī)價格不斷下降,平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。
      2.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。
      3.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可*性、易操作性和可維修性。
      4.機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。

      5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。


     我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過“七五”、“八五”科技攻關(guān),目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人;其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看,我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離,如:可*性低于國外產(chǎn)品;機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上,我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺,約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求,“一客戶,一次重新設(shè)計”,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低,而且質(zhì)量、可*性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃,搞好系列化、通用化、?;O(shè)計,積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。


 二、工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛
        經(jīng)過四十多年的發(fā)展,工業(yè)機(jī)器人已在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用。在制造業(yè)中,尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)中,工業(yè)機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。如在毛坯制造(沖壓、壓鑄、鍛造等)、機(jī)械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測及倉庫堆垛等作業(yè)中,機(jī)器人都已逐步取代了人工作業(yè)。

隨著工業(yè)機(jī)器人向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高,機(jī)器人的應(yīng)用范周還在不斷地擴(kuò)大,已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè),進(jìn)而推廣到諸如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)維護(hù)維修機(jī)器人等各種非制造行業(yè)。此外,在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域機(jī)器人的應(yīng)用也越來越多,如無人偵察機(jī)(飛行器)、警備機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、家政服務(wù)機(jī)器人等均有應(yīng)用實例。機(jī)器人正在為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。


三、國內(nèi)外主要的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)廠商

       在國外,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟,已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備被工業(yè)界廣泛應(yīng)用。從而,相繼形成了一批具有影響力的、**的工業(yè)機(jī)器人公司,它們包括:瑞典的abb Robotics,日本的fanuc、Yaskawa,德國的kuka Roboter,美國的Adept Technology、American Robot、Emerson Industrial Automation、S-T Robotics,意大利comau,英國的AutoTech Robotics,加拿大的Jcd International Robotics,***的Robogroup Tek公司,這些公司已經(jīng)成為其所在地區(qū)的支柱性產(chǎn)業(yè)。在國內(nèi),工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)剛剛起步,但增長的勢頭非常強(qiáng)勁。如中國科學(xué)院沈陽自動化所投資組建的新松機(jī)器人公司,年利潤增長在40%左右。


四、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢

       工業(yè)機(jī)器人在許多生產(chǎn)領(lǐng)域的使用實踐證明,它在提高生產(chǎn)自動化水平,提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益,改善工人勞動條件等方面,有著令世人矚目的作用,引起了世界各國和社會各層人士的廣泛關(guān)注。在新的世紀(jì),機(jī)器人工業(yè)必將得到更加快速的發(fā)展和更加廣泛的應(yīng)用。


1、工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢
      從近幾年世界機(jī)器人推出的產(chǎn)品來看,工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正在向智能化、模塊化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展,其發(fā)展趨勢主要為:結(jié)構(gòu)的模塊化和可重構(gòu)化;控制技術(shù)的開放化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化;伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化;多傳感器融合技術(shù)的實用化;工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化以及系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化和智能化等方面。
2、工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

      據(jù)UNECE/IFR預(yù)測,至2007年,全球新安裝裝機(jī)器人的數(shù)量將從2003年的81800套增至2007年的106000套,年平均增長7%。其中,日本2003-2007年工業(yè)機(jī)器人的銷售將從2003年的31600增長至2007年的41000套;歐洲2003-2007年工業(yè)機(jī)器人將從2003年的27100套增長至2007年的34000套;北美2003-2007年工業(yè)機(jī)器人市場每年平均增長5.8%,至2007年將增長到16000套。


五、工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式的探討
縱觀世界各國在發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)過程,可歸納為三種不同的發(fā)展模式,即日本模式、歐洲模式和美國模式:
1、日本模式
      此種模式的特點(diǎn)是:各司其職,分層面完成交鑰匙工程。即機(jī)器人制造廠商以開發(fā)新型機(jī)器人和批量生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品為主要目標(biāo),并由其子公司或社會上的工程公司來設(shè)計制造各行業(yè)所需要的機(jī)器人成套系統(tǒng),并完成交鑰匙工程;
2、歐洲模式
      此種模式的特點(diǎn)是:一攬子交鑰匙工程。即機(jī)器人的生產(chǎn)和用戶所需要的系統(tǒng)設(shè)計制造,全部由機(jī)器人制造廠商自己完成;
3、美國模式
      此種模式的特點(diǎn)是:采購與成套設(shè)計相結(jié)合。美國國內(nèi)基本上不生產(chǎn)普通的工業(yè)機(jī)器人,企業(yè)需要時機(jī)器人通常由工程公司進(jìn)口,再自行設(shè)計、制造配套的外圍設(shè)備,完成交鑰匙工程。