工業機器人時代來襲

1920年捷克作家卡雷爾·查培克在其劇本《羅薩姆的萬能機器人》中最早使用機器人一詞，劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表、特征和功能的機器，是一種人造的勞力。它是最早的工業機器人設想。1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人?，F有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年UNIMATION公司的第一臺工業機器人在美國誕生，開創了機器人發展的新紀元。

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

構造及分類

工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。

工業機器人按臂部的運動形式分為四種。直角坐標型的臂部可沿三個直角坐標移動；圓柱坐標型的臂部可作升降、回轉和伸縮動作；球坐標型的臂部能回轉、俯仰和伸縮；關節型的臂部有多個轉動關節。

工業機器人按執行機構運動的控制機能，又可分點位型和連續軌跡型。點位型只控制執行機構由一點到另一點的準確定位，適用于機床上下料、點焊和一般搬運、裝卸等作業；連續軌跡型可控制執行機構按給定軌跡運動，適用于連續焊接和涂裝等作業。

工業機器人按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計算機上已編好的作業程序文件，通過串口或者以太網等通信方式傳送到機器人控制柜。

示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動控制器，將指令信號傳給驅動系統，使執行機構按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍；另一種是由操作者直接領動執行機構，按要求的動作順序和運動軌跡操演一遍。在示教過程的同時，工作程序的信息即自動存入程序存儲器中，在機器人自動工作時，控制系統從程序存儲器中檢出相應信息，將指令信號傳給驅動機構，使執行機構再現示教的各種動作。示教輸入程序的工業機器人稱為示教再現型工業機器人。

具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業機器人，能在較為復雜的環境下工作；如具有識別功能或更進一步增加自適應、自學習功能，即成為智能型工業機器人。它能按照人給的“宏指令”自選或自編程序去適應環境，并自動完成更為復雜的工作。

此外，國際機器人工業人士曾在丹麥首都哥本哈根召開了一次工業機器人國際標準大會，并在這次大會上通過了一個文件，把工業機器人分為四類：順序型，這類機器人擁有規定的程序動作控制系統；沿軌跡作業型，這類機器人執行某種移動作業，如焊接、噴漆等；遠距作業型，比如在月球上自動工作的機器人；智能型，這類機器人具有感知、適應及思維和人機通信機能。

智能化、仿生化是工業機器人的最高階段，隨著材料、控制等技術不斷發展，實驗室產品越來越多地產品化，逐步應用于各個場合。伴隨移動互聯網、物聯網的發展，多傳感器、分布式控制的精密型工業機器人將會越來越多，逐步滲透制造業的方方面面，并且由制造實施型向服務型轉化。

技術特點

1.技術先進。工業機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發等先進制造技術于一體，通過對過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策，實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境污染，是工業自動化水平的最高體現。

2.全面升級。工業機器人具備精細制造、精細加工以及柔性生產等技術特點，是繼動力機械、計算機之后，出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產工具，是實現生產數字化、自動化、網絡化以及智能化的重要手段。

3.應用領域廣泛。工業機器人可用于制造、安裝、檢測、物流等生產環節，并廣泛應用于汽車整車及汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫藥、冶金及印刷出版等眾多行業，應用領域非常廣泛。

4.技術綜合性強。工業機器人集中并融合了多項學科，涉及多項技術領域，包括工業機器人控制技術、機器人動力學及仿真、機器人構建有限元分析、激光加工技術、模塊化程序設計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術，技術綜合性強。

應用實例

在發達國家中，工業機器人已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。

機器人還被大量運用于條件艱苦的生產環境中。例如，在廣東佛山有大量的焊接機器人，除了能夠解決傳統焊接飛濺較多、煙塵大、環境差的問題，這種機器人的單機效率為人工的3倍，質量一次合格率也從80%提升到99.8%。使用機器人也替企業節省了成本。佛山南海區廣工大數控裝備協同創新研究院（下稱“廣工大研究院”）對某工廠焊接工序的自動化改造效益效果做了具體分析。如果以純人工方式生產，10名工人的人工費、培訓費，加上原料浪費和廢品消耗等費用，一年的成本約為955萬元。如果用兩套機器人設備實現自動化生產，每年的成本約為172.4萬元，每年能節省780萬元成本。此外，兩套設備可輕松完成年產30萬件的焊接任務，因此設備的投入在1—2年內可收回成本。相比瑞士ABB、德國庫卡等國際知名機器人企業，國產機器人具有明顯的價格優勢。

為支持本地工業機器人的推廣和應用，無論是對工業機器人企業，還是對采購使用本地工業機器人產品的傳統制造業，佛山市都給予真金白銀的獎勵。比如，在佛山本地注冊的機器人企業達到規定要求的，將一次性獲得500萬元的獎勵；佛山本地傳統制造企業凡是采購使用本地工業機器人產品的，也將獲得每臺1萬元、總額最高不超過20萬元的獎勵。

國內產業發展前瞻

全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。雖然今天的機器人還未發展到非常智能的程度，但簡單的機器工人、機器助理已經漸漸深入工業領域，人們也越來越依賴先進的科技去進行生產和生活。

目前，我國也加快了發展機器人產業的步伐。工業和信息化部經過對機器人產業的調研后發布《關于推進工業機器人產業發展的指導意見》。機器人走向智能化、全民化，即將掀起制造業的革命。由此可見，工業機器人時代正在隆重地登上中國工業發展的舞臺。

在國家政策的大力扶持下，機器人產業必將迎來爆炸式的增長，同時新的產業將帶來新的就業機會。目前，爭奪機器人項目落戶已經成為各地新興制造業掰手腕的較量。國內制造業出于從人力成本倒逼和自動化生產轉型的需求，讓工業機器人產業進入爆發式增長時期，東莞、天津、昆山、青島、沈陽等地機器人產業基地如雨后春筍般崛起。

為適應市場競爭的加劇，近年來，中國制造業正在經歷著重要的轉變，如企業的大批量生產向按市場或客戶要求柔性生產轉變，設計和控制系統各自獨立向設計和控制系統集成一體轉變，在某地生產向全球化采購、生產轉變，制造工廠對質量、成本、效率以及安全的要求也在不斷提高，可以預見的是這些轉變將推動自動化技術的發展及應用進入新的發展階段。

當前，國內一些制造企業開始大量引進自動化生產設備、技術，給行業傳遞了一個信息：智能化方式進行生產的概念正在覺醒，并進入到了上升通道之中。雖然目前很多企業所引進的機器人還都屬于工業機器人范疇，不能算作智能機器人，但工業機器人所代表的自動化技術卻是智能化的基礎。自動化機器人的大量引進對于智能化以及行業的發展都起到了推動性和示范性的作用。而這些作用將大大促進我國機器人產業的發展。

智能化制造工廠要求清楚掌握產銷流程、提高生產過程的可控性、減少生產線人工干預、及時正確地搜集生產線數據、更加合理的生產計劃編排與生產進度等，包括從產品開發到設計、外包、生產及交付等，生產制造的每個階段都需要實現高度的自動化、智能化，并且各階段的信息高度集成是必然趨勢。以制造業自動化的廣東拓斯達為例，作為機器人系統集成商在自動化和“機器換人”領域通過中央供料系統、機械手，在注塑行業中得到廣泛應用，實現“無人化工廠”和“無燈化車間”證明：“機器換人”的成功實施推動了生產管理、人力資源管理、信息化管理等管理方式轉變和創新，組織更精益化、系統化，最終高效而有力地推動企業由“制造”向“智造”的轉型升級。

從自動化到智動化，雖然中國制造業的智能化進程仍任重而道遠，但毫無疑問，隨著世界經濟迅速的發展與成長，智能化制造工廠將給所有產業帶來轉型與沖擊，也將引領全球制造業發展模式的前進與革新，對于中國制造業的轉型來說已是必然選擇。