张强_2011201159_工业机器人的发展及其趋势1.doc

工业机器人的发展及其趋势 张 强 天津大学机械学院机械制造及其自动化专业2011级硕士研究生 摘要：：1 概述 科学技术是第一生产力，各国之间综合国力的竞争，很大程度上取决于高技术之间的竞争，作为机电一体化的最高成就——机器人技术作为高技术的一个重要分支普遍受到了各国政府的重视。 目前，机器人的应用越来越广泛，特别是工业机器人的应用呈现出一种普及化趋势。工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、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要的自动化装备。自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来, 机器人技术及其产品发展很快, 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。广泛采用工业机器人不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全, 改善劳动环境, 减轻劳动强度, 提高劳动生产率, 节约原材料消耗以及降低生产成本, 都有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样, 工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式【1-3】。 2 工业机器人的发展 工业机器人的发展过程可分为3代【4】： 第一代为示教再现型机器人，但不具备反馈能力。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的信息重复再现执行，当前工业中应用最多。 第二代为感觉型机器人，不仅有内部传感器，还具有外部传感器，它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力，目前已进入应用阶段。 第三代为智能型机器人，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 国外工业机器人的发展 美国是机器人的诞生地，早在1961年，美国的Consolided Control Corp和AMF公司联合研制了第一台实用的示教再现机器人。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，其机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。 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，2l世纪初，日本的工业机器人又开始重新焕发生机，尤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，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中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。然而在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30多年发展，大致经历了3个阶段：70年代萌芽期，80年代的开发期和90年代的应用化期。 随着20世纪70年代世界科技快速发展，工业机器人的应用在世界掀起了一个高潮，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20世纪80年代后，随着改革开放的不断深入，在高技术浪潮的