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工业机器人技术概论

制造是现代人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。

机器人的诞生，就如同人类直立行走一样代表着人类社会的进步，工业机器人在

工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环

境下的作业，将人们从这些繁重的工作中解脱出来，这是人类文明的又一次飞跃。

随着人类工业文明的不断进步，科学技术的迅猛发展，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。

一、工业机器人的发展史

“机器人”一词出自捷克文，意为劳役或苦工。1920年，捷克斯洛伐克小

说家、剧作家卡雷尔·查培克在他写的科幻小说《罗萨姆的机器人万能公司》中，

根据Robota(捷克文，原意为“劳役、苦工”)和Robotnik(波兰文，原意为“工

人”)，创造出“机器人”这个词。此后被欧洲各国语言所吸收而成为专门名词。

机器人首先是被工厂所使用的。工业机器人的使用可以追溯到20世纪50

年代末。在第二次世界大战中，武器专家发明了武器瞄准用的司服系统，直到这

个时候，人们才拥有制造机器人所需的技术。二战结束后不久，发明家约瑟夫·恩

格尔贝格（JosephF.Englberger）意识到这种技术能应用于机器人的研制，于

是，他与另一位发明家乔治·德沃尔(GeorgeDevol)共同开发了的一台工业机器

人——“尤尼梅特”（Unimate）,并于1961年在通用汽车公司的工厂里启用。

它的构造相当的简单，功能也只是把零件拿起来，然后放到传送带上，不能对它

所处的环境做出反应，只能按预先设定的程序精确的重复同一动作。但是，“尤

尼梅特”的应用向人们预示了工业机械化的美好前景，具有十分重要的意义。机

器人在许多工厂出现后，不但没有遭到拒绝，而且许多脏活、累活都由机器人来

干，受到了工人们的欢迎。

20世纪60年代可谓是工业机器人的黎明期，机器人的许多功能得到了进一

步的发展。像传感器的应用提高了机器人的可操作性，人们试着在机器人上安装

各种各样的传感器，包括恩斯特采用的触觉传感器，托莫维奇和博尼在世界上最

早的“灵巧手”上用到了压力传感器，而麦卡锡则开始在机器人中加入视觉传感

系统，并帮助MIT推出了世界上第一个带有视觉传感器，能识别并定位积木的机

器人系统；声纳系统、光电管等技术的应用，使机器人可以根据环境校正自己的

位置。20世纪60年代中期开始，美国麻省理工学院、斯坦福大学、英国爱丁堡

大学等陆续成立了机器人实验室。美国兴起研究第二代带传感器、“有感觉”的

机器人，并向人工智能进发。

20世纪70年代，随着计算机和人工智能技术的发展，机器人进入了实用化

时代。像日立公司推出的具有触觉、压力传感器，7轴交流电动机驱动的机器人；

美国Milacron公司推出的世界第一台小型计算机控制的机器人，由电液司服驱

动，可跟踪移动物体，用于装配和多功能作业；适用于装配作业的机器人还有像

日本山梨大学发明的SCARA平面关节型机器人等；70年代末期，由美国Unimation

公司推出的PUMA系列机器人，为多关节、多CPU二级计算机控制，全电动，有

专用VAL语言和视觉、力觉传感器，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA

至今仍然工作在工厂第一线。

20世纪80年代，机器人进入了普及期，随着制造业和的发展，使工业机器

人在发达国家走向普及，并向高速、高精度、轻量化、成套系列化和智能化发展，

以满足多品种、少批量的需要。到了90年代，随着计算机技术、智能技术的进

步和发展，第二代具有一定感觉功能的机器人已经实用化并开始推广，具有视觉、

触觉、高灵巧手指、能行走的第三代智能机器人相继出现并开始走向应用。

机器人是人类20世纪的重大发明之一。据国外专家预测，2l世纪将是机器

人技术革命的世纪，机器人作为全面延伸和扩展人的体力和智力的手段将实现

“当代最高意义上的自动化”。机器人的应用和普及正在改变人类的生产方式、

生活方式和作战方式。在非常规和极端制造过程中，工业机器人是不可缺少的自

动化装备。

二、工业机器人的发展现状，应用领域及发展趋势

（一）、工业机器人的发展现状

机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，

作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展

起越