工业机器人发展与未来.docVIP

工业机器人课程论文工业机器人的发展与未来 通过8周时间对机器人课程的学习，让我对机器人有了一个清晰和正确的认识。随着世界科技的不断的发展，机器人将在未来世界中起到推动整个社会的快速前行。一机器人（Robot） 是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。能力评价标准机器人能力的评价标准包括：智能，指感觉和感知，包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等；机能，指变通性、通用性或空间占有性等；物理能，指力、速度、可靠性、联用性、寿命等。因此，可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具，可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。组成机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。 执行机构即机器人本体，其臂部一般采用空间开链连杆机构，其中的运动副（转动副或移动副）常称为机器人高科技产物(19张)关节，关节个数通常即为机器人的自由度数。根据关节配置型式和运动坐标形式的不同，机器人执行机构可分为直角坐标式、圆柱坐标式、极坐标式和关节坐标式等类型。出于拟人化的考虑，常将机器人本体的有关部位分别称为基座、腰部、臂部、腕部、手部（夹持器或末端执行器）和行走部（对于移动机器人）等。 驱动装置是驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信号，借助于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号，输出的是线、角位移量。机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况，根据需要反馈给控制系统，与设定信息进行比较后，对执行机构进行调整，以保证机器人的动作符合预定的要求。作为检测装置的传感器大致可以分为两类：一类是内部信息传感器，用于检测机器人各部分的内部状况，如各关节的位置、速度、加速度等，并将所测得的信息作为反馈信号送至控制器，形成闭环控制。用于获取有关机器人的作业对象及外界环境等方面的信息，以使机器人的动作能适应外界情况的变化，使之达到更高层次的自动化，甚至使机器人具有某种“感觉”，向智能化发展，例如视觉、声觉等外部传感器给出工作对象、工作环境的有关信息，利用这些信息构成一个大的反馈回路，从而将大大提高机器人的工作精度。控制系统有两种方式。一种是集中式控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制，即采用多台微机来分担机器人的控制，如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时，主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算，并向下级微机发送指令信息；作为下级从机，各关节分别对应一个CPU，进行插补运算和伺服控制处理，实现给定的运动，并向主机反馈信息。根据作业任务要求的不同，机器人的控制方式又可分为点位控制、连续轨迹控制和力（力矩）控制。二人类与机器人 随着社会的不断发展，各行各业的分工越来越明细，尤其是在现代化的大产业中，有的人每天就只管拧一批产品的同一个部位上的一个螺母，有的人整天就是接一个线头，就像电影摩登时代中演示的那样，人们感到自己在不断异化，各种职业病逐渐产生，于是人们强烈希望用某种机器代替自己工作，因此人们研制出了机器人，用以代替人们去完成那些单调、枯燥或是危险的工作。由于机器人的问世，使一部分工人失去了原来的工作，于是有人对机器人产生了敌意。“机器人上岗，人将下岗。”不仅在我国，即使在一些发达国家如美国，也有人持这种观念。其实这种担心是多余的，任何先进的机器设备，都会提高劳动生产率和产品质量，创造出更多的社会财富，也就必然提供更多的就业机会，这已被人类生产发展史所证明。任何新事物的出现都有利有弊，只不过利大于弊，很快就得到了人们的认可。比如汽车的出现，它不仅夺了一部分人力车夫、挑夫的生意，还常常出车祸，给人类生命财产带来威胁。虽然人们都看到了汽车的这些弊端，但它还是成了人们日常生活中必不可少的交通工具。英国一位著名的政治家针对关于工业机器人的这一问题说过这样一段话：“日本机器人的数量居世界首位，而失业人口最少，英国机器人数量在发达国家中最少，而失业人口居高不下”，这也从另一个侧面说明了机器人是不会抢人饭碗的。 三中国的工业机器人 我国工业机器人起步于70年代初期，经过20多年的发展，大致经历了3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。70年代是世界科技发展的一个里程碑：人类登上了月球，实现了金星、火星的软着陆。我国也发射了人造卫星。世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在日本发展更为迅猛，它补充了日益短缺的劳动力。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80年代后，在高技术浪潮的冲击下，随着改革开放的不断深入，我国机器人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金，对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术的前沿，经过几年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。从90年代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新一轮的经济体制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用途的工业机器人，并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产业的腾飞奠定了基础。机器人在工业生产中的应用 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，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。世界工业机器人应用领域分析自从20世纪60年代初人类创造了第一台工业机器人以后，机器人就显示出它极大的生命力，在短短40多年的时间中，机器人技术得到了迅速的发展，工业机器人已在工业发达国家的生产中得到了广泛的应用。目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人都已被大量采用。在众多制造业领域中，应用工业机器人最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业。2005年美洲地区汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求占该地区所有行业对工业机器人需求的比例高达61%(见图1)；同样，亚洲地区的该比例也达到33%，位于各行业之首(见图2)；虽然2005年由于德国、意大利和西班牙三国对汽车工业投资的趋缓直接导致欧洲地区汽车工业对工业机器人需求占所有行业对工业机器人需求的比例下降到了46%，但汽车工业仍然是欧洲地区使用工业机器人最普及的行业(见图3和图4)。目前，汽车制造业是制造业所有行业中人均拥有工业机器人密度最高的行业，如，2004年德国制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为162台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则为1140台；意大利的这一数值更能说明问题，2004年意大利制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量为123台，而在汽车制造业中每1万名工人中拥有工业机器人的数量则高达1600台。工业机器人还广泛应用于电子电气行业、金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业和食品工业等领域。2005年，亚洲地区电子电气行业对工业机器人的需求仅次于汽车及汽车零部件制造业，其占所有行业总需求的比例为31%(见图2)；而在欧洲地区橡胶及塑料工业对工业机器人的需求则远远超过电子电气行业而排名第二位(见图4)；美洲地区由于汽车及汽车零部件制造业对工业机器人的需求遥遥领先，所以金属制品业(包括机械)、橡胶及塑料工业以及电子电气行业对工业机器人的需求比例相当，均在7%左右(见图1和图5)。随着科学与技术的发展，工业机器人的应用领域也不断扩大。目前，工业机器人不仅应用于传统制造业如采矿、冶金、石油、化学、船舶等领域，同时也已开始扩大到核能、航空、航天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领域中。如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都广泛应用于各行各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类生活，其市场将繁荣兴旺。四中国机器人发展现状及展望 中国机器人发展现状及展望中国机器人发展现状及展望由中科院沈阳自动化所有关专家组成的课题组研究表明，随着我国机器人自动化技术的不断发展，我国机器人自动化装备的应用领域将非常广泛。 我国的工业机器人从世纪年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，已基本掌握了机器人的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有多台套喷漆机器人在多家企业的近条自动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊接线上。目前，我国从事机器人研发和应用工程的单位多家，拥有量为台左右，其中国产占，其余都是从日本、美国、瑞典等多个国家引进的。年已生产各种类型工业机器人和系统台套，机器人销售额.亿元，机器人产业对国民经济的年收益额为亿元。 据专家对国内家用户以及汽车、电子电器、工程机械个行业的部分用户进行统计分析，就全国而言，弧焊、点焊、装配、喷涂机器人应用的最多；其次是搬运、上下料（冲压、压铸、铸锻、注塑等用的大多是上下料机器人）；再次是包装、码垛、拆垛机器人和密封涂胶机器人，其他机器人用量很少。就行业而言，汽车行业以焊接、喷涂、涂胶作业较多，冲压、搬运、装配次之；电子电器行业集中在装配，如大连华录一家就用了近台，其次是搬运和喷涂；工程机械行业集中用于弧焊，喷涂其次。此外包装、码垛、拆垛机器人目前主要用于石化、轻纺和烟草行业。 据对我国家用户行业统计分析，大机械行业（机械制造和汽车工业）共家，占用户的，电子电器和邮电通讯家，占用户的。可见目前我国工业机器人主要应用在汽车、机械制造等行业。 专家研究认为，我国工业机器人的市场主要在汽车、摩托车、电器、工程机械、石油化工等行业，企业对技术进步的需求更加强烈，其中主要的机器人用户仍在汽车制造行业、工程机械行业及电机、电子行业。我国对工业机器人的需求量和品种将逐年大幅度增加。 据专家预测，在工业机器人的需求上，我国也将同国际市场需求趋势基本一致，即以机器人化的生产系统取代单台机器人，这是因为工业生产所用的机器人大多数是在生产线上使用，组成机器人化的生产系统，单台机器人很少使用。一般企业都不具备将机器人集成到生产系统的能力，因此对机器人的需求也就转化为对机器人及其自动化成套装备的需求。 我国机器人自动化生产线装备市场潜力巨大 新华网沈阳月日电（记者郑东鸿）在此间举行的中国首届国际装备制造业博览会上，有关专家预测，随着我国经济的快速发展，我国机器人自动化生产线装备的市场虽然刚刚起步，正处于由传统装备向先进制造装备转型的时期，但是市场潜力巨大，发展前景广阔。 据预测，目前我国仅汽车行业、电子和家电行业、烟草行业、新能源电池行业等，年需求机器人自动化生产线装备线就达多条，产值约为多亿元。预计在年左右我国需求此类自动化生产线将达到条，市场容量达到多亿元。 据专家介绍，我国制造行业和关键工序大部分仍然沿用传统的生产方式，有的仅是局部更新，不能取得预期的效果，严重制约了我国工业的发展。其主要原因在于我国还不能自主设计和生产先进的大型自动化成套装备，更形不成整体配套能力，目前的状况是几乎全部依赖于进口，被国外公司所垄断，由此严重制约了制造业的健康发展。 “十五”期间，我国将大力发展汽车、电子、IT以及电器等行业，特别是面临进入后的挑战，就目前我国的装备能力和水平是难以胜任的，大力发展机器人及其自动化成套装备产业，填补国内的空白，保证我国国民经济的可持续发展。 据市场预测，“十五”期间我国工业机器人的总需求量约为台套，其中以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等各类机器人自动化成套装备系统为主。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到年中国机器人市场的容量约达十几万台套。 专家预测年我国机器人年销售额将近亿元 新华网沈阳月日电（记者郑东鸿）在此间召开的中国首届国际装备制造业博览会上，有关专家预测我国机器人年拥有量将增至台，年销售额为亿元 据专家介绍，“九五”期间我国工业机器人的需求量是以每年以上的速度增长，年，我国工业机器人的拥有量约为台，其中以点焊、弧焊、喷漆、注塑、装配、搬运、冲压等各类机器人为主，销售额为.亿元。 与国外相比，我国机器人的拥有量还很少，随着我国国民经济的持续高速发展，适应加快实现经济结构调整和产业升级，提高整个工业的自动化水平的需要，我国机器人技术将取得高速发展。中国入世后，客观上迫使国内企业加快技术步伐，提高企业自动化水平，提高企业国际竞争力，为我国机器人产业的发展提供良好机遇和严峻的挑战。 据有关专家预测我国机器人到年拥有量为台，年销售额为.亿元。根据发达国家产业发展与升级的历程和工业机器人产业化发展趋势，到年我国机器人市场的容量约达十几万台套。 专家认为：“洋”机器人在我国“水土不服” 新华网沈阳月日电（记者郑东鸿）在我国花大量外汇引进的“洋”机器人自动化生产设备中，问题较大的占，而根本不能用的竟然高达，有关专家指出，“洋”机器人自动化生产线在我国严重“水土不服”。 由于我国机器人产业化的步伐较慢，致使我国工业机器人长期大量依赖进口，仅年至年（调查统计家用户）的年时间，我国就从国外进口工业机器人台、机器人自动化生产线条，耗资.亿美元。 由中科院沈阳自动化所的有关专家组成的课题组研究表明，我国年从日本进口的机器人就达台（包括注塑机上下料等简易机器人），耗资.亿元人民币，到年进口量达到台（包括注塑机上下料等简易机器人），耗资.亿元。引进随着需求而迅速增长，年仅从瑞典和日本个国家就引进台机器人。据调查，花大量外汇引进的设备、系统一半以上处于不能正常运行的状态。 有关专家认为，“洋”机器人在中国“水土不服”主要存在以下问题：国外系统不适合中国企业的工艺现状；国内人员素质较低，培训跟不上；系统选型不合理，配置不当；缺乏足够的售前和售中技术支持；售后服务跟不上。 国外机器人产品不仅价格昂贵，而且使用效果不理想，这为我们自主生产机器人，满足国内市场需求，发展中国机器人及其自动化成套装备产业提供了良好的机遇。 专家认为，我国工业机器人在价格、技术支持、售后服务和工程设计、实施等方面占据较大优势。我们应采取强有力的措施抢占现有的机器人市场，生产适合国情的产品和系统，不能拱手让出中国最具潜力的机器人市场。建立和发展我国自主的机器人及其自动化成套装备产业已成为当务之急。 专家解析何为“机器人” 新华网沈阳月日电（记者郑东鸿）“机器人是具有感知、决策、行动和交互功能的智能机器。”何为机器人？日前我国自动化专家在一份研究报告中给出这样的定义。 据有关专家介绍，机器人充分体现了人和机器的各自优长，它比传统机器具有更大的灵活性和更广泛的应用范围。机器人的出现和应用是人类生产和社会进步的需要，是科学技术发展和生产工具进化的必然。 在制造业中诞生的工业机器人是继动力机、计算机之后而出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具，作为现代制造业的主要自动化装备在制造业中广泛应用，并将在未来的制造企业中扮演越来越重要的角色。 机器人及其自动化成套装备已成为目前国内外极受重视的高新技术应用领域。机器人及其自动化成套装备是指以机器人为核心，以信息技术和网络技术为媒介，将所有设备连接到一起而形成的大型自动化生产线。它是先进制造装备的典型代表，是发展先进制造技术实现生产线的数字化、网络化和智能化的重要手段。 据介绍，机器人及其成套设备的应用将使现代制造业产生变革，对改变传统生产模式，全面提升企业的综合竞争力具有重大作用。机器人及其自动化成套装备的拥有量和水平是衡量一个国家制造综合实力的重要标志之一。五中国工业机器人市场（一）国内工业机器人的需求情况工业机器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高，劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为“卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是社会都认识到必须采取从改善机器设备入手，提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步深化，利用机器人技术提升我国工业发展水平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活质量成为全社会的共识。（二）国内工业机器人的销售情况国家863机器人技术主题自成立以来一直重视机器人技术在产业中的推广和应用，长期以来推进机器人技术以提升传统产业，利用机器人技术发展高新产业。目前，政府正在使用各种办法加大中国装备制造业在市场中占据的份额，并提供优惠措施鼓励更多企业使用机器人及技术以提升技术水平。国内越来越多的企业在生产中采用了工业机器人，各种机器人生产厂家的销售量都有大幅度的提高。根据我国海关统计，最近4年来许多企业在华的销售量甚至是前面十几年销售量的几倍，年平均增长率超过40%。2001年我国工业机器人海关进出口数量不过是3774台，国内生产数量约700台左右。2004年市场规模已经增长到万台左右，数量和金额相对于2001年都增长了两倍。2004年国产工业机器人数量突破了1400台，产值突破8亿元人民币。进口机器人数量超过9000台，其中多功能机器人约1700台，简易机器人7500台，进口额约25亿美元。德国CLOOS公司在华焊接机器人销售量2000年以前为47台，2000年以后已经突破121台，销售量翻了近3倍。可以预见，中国的工业机器人产业不久后将会作为一种在国民经济中占据重要地位的产业而存在。（三）国内工业机器人的市场特征1.以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。汽车制造业属于技术、资金密集型产业，也是工业机器人应用最广泛的行业。在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。2000年开始，受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响，我国汽车工业进入了一个高速增长期。面对这种局面，国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模，国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资，整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。据不完全统计，最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的，海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。可知，汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。2.沿海经济发达地区是工业机器人的主要市场。我国工业机器人的使用集中在广东、江苏、上海、北京等地，工业机器人的拥有量占全国的一半以上，这种分布态势和增长趋势符合我国现阶段经济发展状况。我国经济最具活力的地区已经从珠江三角洲地区扩展到长江三角洲地区，而且长江三角洲地区在制造业中所占的比重越来越大。3.外商独资企业、中外合资企业和国有企业是工业机器人的主要客户。工业机器人属于技术含量高，价格相对昂贵的制造装备，采用工业机器人较多的企业，一般对产品的质量要求较高，企业在市场上具有更高的影响力。现阶段，工业机器人使用量最多的仍是外商独资或中外合资企业。国有企业也在加大对工业机器人的采购用于技术改造，如汽车行业中的一汽、二汽、上汽等，它们的产品在市场上已经具有了相当强的竞争力，它们对工业机器人有着较大的需求，同时采购上它们能够得到国家和政府的支持，因此制造业中的大中型国有企业的工业机器人使用量一直很大，而且在未来相当长的时间内仍将保持这种增长势头。另外，我国的民营企业正逐渐认识到工业机器人的优势，对工业机器人的采用量也在逐步增加，虽然装备的数量上与以上企业仍存在较大差距，但是增长的速度惊人，将很快成为工业机器人市场的重要客户。4.国内进口工业机器人的国家和地区分布。20012004年我国进口的工业机器人主要来自日本与台湾，2004年日本对华出口金额占我国进口工业机器人金额的一半。六工业机器人带来的效益发达国家的使用经验表明:使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益也是十分明显的，例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务的能力，平均故障间隔期达60000小时以上，比传统的自动化工艺更加先进。采用工业机器人还有如下优点:第一，改善劳动条件，逐步提高生产效率;第二，更强与可控的生产能力，加快产品更新换代;第三，提高零件的处理能力与产品质量;第四，消除枯燥无味的工作，节约劳动力;第五，提供更安全的工作环境，降低工人的劳动强度，减少劳动风险;第六，提高机床;第七，减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存;第八，提高企业竞争力。在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在利用工业机器人技术来帮助生产价格合理的优质产品。一个公司想要获得一个或多个竞争优势，实现机器人自动化生产将是推动业务发展的有效手段。七我国机器人技术应用研究进展及发展趋势中国工业机器人经过“七五”攻关计划、“九五”攻关计划和863计划的支持已经取得了较大进展，工业机器人市场也已经成熟，应用上已经遍及各行各业，但进口机器人占了绝大多数。我国在某些关键技术上有所突破，但还缺乏整体核心技术的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很少。目前我国机器人技术相当于国外发达国家20世纪80年代初的水平，特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较大进展的机器人技术有:数控机床关键技术与装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽车、摩托车、工程机械、家电等行业。我国机器人技术主题发展的战略目标是:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求，瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。未来工业机器人技术发展的重点有:第一，危险、恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人;第二，医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人，遥控操作辅助正骨等;第三，仿生机器人:主要有移动机器人，网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。八未来的机器人将会朝着三个方面发展： 一、与人类社会的生活更为密切地结合起来，以为人作出更多的服务作为要素 二十年后，家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示，该公司生产的家用大扫除机器人产品，2002年只有一百二十万美元销售额，到2004年已猛增10倍以上。还有，家居的全自动化，无需驾驶的自动汽车，等等，实在无法一一计数或作出预计。 二、仿生性，生物性的大趋向 以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司Ryomei Engineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺，重25公斤，是一只不小的巨鱼，能自动畅游于水中，可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况，监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应，已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪，将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外，电影侏罗纪公园的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送，甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心，已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠，困于190米下的深海，就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的，“天蝎”号就是海底机器人。 三、最重要的发展是人性化 今年三月至九月于日本爱知举行的万国博览会，被称为机器人的大集合之展览会，有人甚至将之称作“机器人万国博览会”，从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中，接待处、大会清扫工作、警备工作等，多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动，其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演，譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言，而且说话时眼、嘴皆会动，面部肌肉也有活动。大阪大学工学院在人工智能机器人的开发方面有不俗的成绩，石黑浩教授制作“Actroid Repliee”，以“电视台新闻播音员”的外貌现世，其手、头和上身皆可自如活动，外形逼真，惟妙惟肖。还有造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪5”，它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料，并设置有全球卫星定位系统，能作360度自如旋转，它的系统将愈加精密，并更具人性化，科学家预计在2020年完成其全部制作时，它可充当球僮并可从旁给予击球建议。此外，尚有具“视觉”、“味蕾”的机器人，它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上作出判定，譬如将一只苹果摆在其手臂前，可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏，以机器人演奏真正的乐器，而且队形不断变换，演奏技术臻于上乘。东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤，可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应，甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定，这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种，不一而足。第一台Unimate型Robot在美国问世至今已45年了，机器人技术正在以超乎一般人所预料的速度向前发展，对机器人这一概念的理解及定义也在变化。1984年末著名科学家钱学森指出：“所谓机器人，就是指那些有特定功能的自动机，它是机电一体化的，具有人工智能因素的20世纪80年代高技术，是新技术革命的重要内容之一。”这是最有权威和精辟回纳的定义，也为20年来的实践所证实其远见卓识。机器人是人类20世纪的重大发明之一。据国外专家猜测，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，产业机器人是不可缺少的自动化装备。九. 国外产业机器人的现状及发展趋势（一）国外产业机器人的现状 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来越重要的作用。国外专家猜测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的新的大型高技术产业。据国际机器人联合会（IFR）统计，世界机器人市场远景看好，从20世纪下半叶起，世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进进90年代，机器人产品发展速度加快，年增长率均匀在10%左右，2000年增长率上升到15%，预计21世纪初，工作在各领域的产业机器人将突破100万台。正如2l世纪日本创建机器人社会技术发展战略报告指出，“机器人技术（RT）与信息技术（IT）一样，在强化产业竞争力方面是极为重要的战略高技术领域。培育未来机器人产业是支撑2l世纪日本产业竞争力的产业战略之一，具有非常重要的意义。”最近，韩国也将智能机器人作为十大战略产业之一列进国家发展规划（20032007年），现正在实施中。 机器人广泛应用于各行各业。主要进行焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。目前，全球现役产业机器人83万台。过往10年，机器人的价格降低约80%，现在继续下降，而欧美劳动力本钱上涨了40%。现役机器人的均匀寿命在10年以上，可能高达15年，它们还易于重新使用。由于机器人及自动化成套装备对进步制造业自动化水平，进步产品质量和生产效率、增强企业市场竞争力、改善劳动条件等起到了重大的作用，加之本钱大幅度降低和性能的迅速进步，其增长速度较快。据国际机器人联合会及联合国欧洲经济委员会（UCENE）统计，如表l所示，2001年机器人安装量为7.8万台套，年增长率9%。机器人的应用主要有两种方式，一种是机器人工作单元，另一种是带机器人的生产线，并且后者在国外已经成为机器人应用的主要方式。以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向，具有广阔的市场发展远景和强劲生命力，已开发出多种面向汽车、电气机械等行业的自动化成套装备和生产线产品。在发达国家，机器人自动化生产线已形成一个巨大的产业，年市场容量约为1000亿美元。像国际上著名公司ABB、Comau、KUKA、BOSCH、NDC、SWISSLOG、村田等都是机器人自动化生产线及物流与仓储自动化设备的集成供给商。 据日本产业机器人协会统计，早期的日本产业机器人产业年产值约为50亿日元，经过70年代的应用期和80年代的普及期，1981年产值达到1000亿日元，到1991年进步到6000亿日元，到2000年，其产值达到10800亿日元，2005年将达到18500亿日元。 据国际机器人协会统计，2003年产业机器人发货量呈现强劲增长势头。与2002年相比，2003年全球范围内机器人的订货量增长约10%以上。预计，产业机器人的世界市场将从2002年的68600台套增长到2006年的91100多台套，年均匀增长7.4%。（二）国外产业机器人的发展趋势 机器人涉及到机械、电子、控制、计算机、人工智能、传感器、通讯与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成。因此它的发展与上述学科发展密切相关。机器人在制造业的应用范围越来越广阔，其标准化、模块化、网络化和智能化的程度也越来越高，功能越来越强，并向着成套技术和装备的方向发展。机器人应用从传统制造业向非制造业转变，向以人为中心的个人化和微小型方向发展，并将服务于人类活动的各个领域。总趋势是从狭义的机器人概念向广义的机器人技术（RT）概念转移；从产业机器人产业向解决工程应用方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术（RT）的内涵已变为“灵活应用机器人技术的、具有实在动作功能的智能化系统。”目前，产业机器人技术正在向智能机器和智能系统的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技 术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化 和智能化等方面。（三）未来社会的机器人有了机器人，未来五十年人类的生活将会是什么样子?科幻小说与电影作品描述过的一个典型场景是，我们将与人模人样的万能机器人生活在一起：这些仿人机器人将招摇过市地去购物，还会使用真空吸尘器替我们打扫；当妈妈们在办公室里忙碌时，机器人将会照料好她们的孩子；老人将受到机器人的精心照顾；在高尔夫球场，机器人将教导初学者该如何挥摆。 1996年，本田公司P2仿人机器人的问世是一个令人惊异的开始，其后，仿人机器人在日本已变得非常普遍，大众媒体也不断鼓吹它们的潜能，许多人便以为人类被仿人机器人所包围的日子将为时不远。甚至日本政府也迷恋上这个梦想，从1998年到2003年，它花了46亿日元用于仿人机器人项目的开发。然而，这将是我们未来社会的真实图景吗?我可不这么认为。以下是我不赞同未来社会将普及仿人机器人的四大原因： 首先，仿人机器人本身的实现还存在难度。本田公司开发出的P2和ASIMO仿人机器人能够稳定地实现两足行走和奔跑，这样的成功实在足够梦幻，但这一成功并不意味着机器“人”的实现。万能的仿人机器人应当有灵巧的手臂，还应该有全方位的触觉传感器、高智能的视觉系统和轻便的电源，最重要的是要有真正的人工智能(AI)。只有当某个仿人机器人全部满足这些特性时，它才能真正地称之为机器“人”。自1971年我开始机器人技术研究起，我对该领域动态的观察已经有三十六年的时间。在此期间，中央处理器(CPU)的发展令人骇，但人工智能并未获得如此辉煌的进步，而且机械和电子机器人组件的发展虽然平稳但却缓慢。基于这个现实，我无法预言机器“人”在今后五十年将真的成为现实。第二个原因则是建立在我对“新技术的自然扩散”的考虑之上。在前进过程中，许多新技术都会走向成熟，研究者会试着将其应用于仿人机器人的研制。但是我们不应忘记，新技术并非单为仿人机器人而存在。一旦其走向商业化，它将被推广到所有现存机械中，以促进它们的升级与智能化。虽然集万千功能于一身的机器人的实现是非常困难的，但随着技术的进步，这些智能机械将更为易用和有效率。因此，大多数机械都将演化为机器人，即便仿人机器“人”本身并未完全实现。 即便在今天，汽车就已经有成百上千个传感器，并由先进的计算机系统控制着，它甚至还可使用全球定位系统(GPs)导航器。自动的真空吸尘器能够走来走去地清扫房间。如果未来所有的机械都演化为机器人，那么，人们为什么非得要买万能但昂贵的仿人机器人呢?在未来，或许仿人机器人将发现自己无事可做，因为再也找不到老套的真空吸尘器；相反，它或许会吃惊地发现，在它动手清理前。已经有一个灵巧的清洁机器人搞掂了一切。第三个原因乃是基于我对“设计自由”的考虑。人类的体形绝非是最优的。当大自然设计出我们时，四足动物被重新改造了。两只前腿必须被用来当做手，两足是唯一的选择。然而，机器人设计师却没有这些限制。他们可随意选择最佳体形以适应任务需要。如果他们被要求模仿人类的外形，机器人的性能将大打折扣。 仿人机器人的支持者有时会宣称，人类的外形是最佳的，因为这个世界最适合人类生存，并且从几何学角度讲我们的外形与生存空间是相称的。但果真如此吗?我们可举出许多反例。制作现代寿司的师傅一定没有关注过机器人的寿司制作工艺；实际上，它们改变了店铺本身的布局，并引入了一套旋转的输送带。 第四