工业机器人时代来袭

1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表、特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年UNIMATION公司的第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

构造及分类

工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中，在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

此外，国际机器人工业人士曾在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：顺序型，这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；沿轨迹作业型，这类机器人执行某种移动作业，如焊接、喷漆等；远距作业型，比如在月球上自动工作的机器人；智能型，这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。

智能化、仿生化是工业机器人的最高阶段，随着材料、控制等技术不断发展，实验室产品越来越多地产品化，逐步应用于各个场合。伴随移动互联网、物联网的发展，多传感器、分布式控制的精密型工业机器人将会越来越多，逐步渗透制造业的方方面面，并且由制造实施型向服务型转化。

技术特点

1.技术先进。工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。

2.全面升级。工业机器人具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是继动力机械、计算机之后，出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。

3.应用领域广泛。工业机器人可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、烟草、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业，应用领域非常广泛。

4.技术综合性强。工业机器人集中并融合了多项学科，涉及多项技术领域，包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术，技术综合性强。

应用实例

在发达国家中，工业机器人已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。

机器人还被大量运用于条件艰苦的生产环境中。例如，在广东佛山有大量的焊接机器人，除了能够解决传统焊接飞溅较多、烟尘大、环境差的问题，这种机器人的单机效率为人工的3倍，质量一次合格率也从80%提升到99.8%。使用机器人也替企业节省了成本。佛山南海区广工大数控装备协同创新研究院（下称“广工大研究院”）对某工厂焊接工序的自动化改造效益效果做了具体分析。如果以纯人工方式生产，10名工人的人工费、培训费，加上原料浪费和废品消耗等费用，一年的成本约为955万元。如果用两套机器人设备实现自动化生产，每年的成本约为172.4万元，每年能节省780万元成本。此外，两套设备可轻松完成年产30万件的焊接任务，因此设备的投入在1—2年内可收回成本。相比瑞士ABB、德国库卡等国际知名机器人企业，国产机器人具有明显的价格优势。

为支持本地工业机器人的推广和应用，无论是对工业机器人企业，还是对采购使用本地工业机器人产品的传统制造业，佛山市都给予真金白银的奖励。比如，在佛山本地注册的机器人企业达到规定要求的，将一次性获得500万元的奖励；佛山本地传统制造企业凡是采购使用本地工业机器人产品的，也将获得每台1万元、总额最高不超过20万元的奖励。

国内产业发展前瞻

全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。虽然今天的机器人还未发展到非常智能的程度，但简单的机器工人、机器助理已经渐渐深入工业领域，人们也越来越依赖先进的科技去进行生产和生活。

目前，我国也加快了发展机器人产业的步伐。工业和信息化部经过对机器人产业的调研后发布《关于推进工业机器人产业发展的指导意见》。机器人走向智能化、全民化，即将掀起制造业的革命。由此可见，工业机器人时代正在隆重地登上中国工业发展的舞台。

在国家政策的大力扶持下，机器人产业必将迎来爆炸式的增长，同时新的产业将带来新的就业机会。目前，争夺机器人项目落户已经成为各地新兴制造业掰手腕的较量。国内制造业出于从人力成本倒逼和自动化生产转型的需求，让工业机器人产业进入爆发式增长时期，东莞、天津、昆山、青岛、沈阳等地机器人产业基地如雨后春笋般崛起。

为适应市场竞争的加剧，近年来，中国制造业正在经历着重要的转变，如企业的大批量生产向按市场或客户要求柔性生产转变，设计和控制系统各自独立向设计和控制系统集成一体转变，在某地生产向全球化采购、生产转变，制造工厂对质量、成本、效率以及安全的要求也在不断提高，可以预见的是这些转变将推动自动化技术的发展及应用进入新的发展阶段。

当前，国内一些制造企业开始大量引进自动化生产设备、技术，给行业传递了一个信息：智能化方式进行生产的概念正在觉醒，并进入到了上升通道之中。虽然目前很多企业所引进的机器人还都属于工业机器人范畴，不能算作智能机器人，但工业机器人所代表的自动化技术却是智能化的基础。自动化机器人的大量引进对于智能化以及行业的发展都起到了推动性和示范性的作用。而这些作用将大大促进我国机器人产业的发展。

智能化制造工厂要求清楚掌握产销流程、提高生产过程的可控性、减少生产线人工干预、及时正确地搜集生产线数据、更加合理的生产计划编排与生产进度等，包括从产品开发到设计、外包、生产及交付等，生产制造的每个阶段都需要实现高度的自动化、智能化，并且各阶段的信息高度集成是必然趋势。以制造业自动化的广东拓斯达为例，作为机器人系统集成商在自动化和“机器换人”领域通过中央供料系统、机械手，在注塑行业中得到广泛应用，实现“无人化工厂”和“无灯化车间”证明：“机器换人”的成功实施推动了生产管理、人力资源管理、信息化管理等管理方式转变和创新，组织更精益化、系统化，最终高效而有力地推动企业由“制造”向“智造”的转型升级。

从自动化到智动化，虽然中国制造业的智能化进程仍任重而道远，但毫无疑问，随着世界经济迅速的发展与成长，智能化制造工厂将给所有产业带来转型与冲击，也将引领全球制造业发展模式的前进与革新，对于中国制造业的转型来说已是必然选择。