机器人

工业机器人技术发展现状摘要：随着工业机器人的快速发展，其在汽车制造、机械加工、焊接、上下料、磨削抛光、搬运码垛、装配、喷涂等作业中得到越来越多的应用。本文通过分析国内外工业机器人技术和产业现状，了解了近代工业机器人的发展趋势；并以ABB公司为例，通过介绍其第7代新型工业机器人产品——IRB6700系列，对当代工业机器人的发展进行了了解。关键词：工业机器人、现状、ABB、IRB6700系列0．前言：工业机器人是综合了计算机科学技术、机械工程技术、电子工程技术、信息传感器技术、控制理论、机构学、人工智能学、仿生学等多学科而形成的高新技术。在国外工业机器人技术日趋成熟，其已经成为一种标准设备而在工业自动化行业广泛应用，从而也形成了一批在国际上较有影响力的工业机器人公司，工业机器人技术的发展水平也成为一个国家工业自动化水平的重要标志。1．国内外工业机器人技术与产业现状1.1国外机器人技术与产业现状自从20世纪60年代开始，经过近六十年的迅速发展，随着对产品加工精度要求的提高，关键工艺生产环节逐步由工业机器人代替工人操作，再加上各国对工人工作环境的严格要求，高危、有毒等恶劣条件的工作逐渐由机器人进行替代作业，从而增加了对工业机器人的市场需求。在工业发达国家中，工业机器人及自动化生产线成套装备己成为高端装备的重要组成部分及未来发展趋势，工业机器人已经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、物流、制造业等领域[1]。欧洲、日本在工业机器人的研发与生产方面占有优势，其中知名的机器人公司包括ABB、KUKA、FANUC、YASKAWA等，这四家机器人企业占据的工业机器人市场份额达到60%～80%[2]。美国特种机器人技术创新活跃，军用、医疗与家政服务机器人产业占有绝对优势，占有智能服务机器人市场60%[3]。我国工业机器人需求迫切，以每年25%～30%的速度增长，年需求量在2万～3万台套，国产工业机器人产业化刚刚开始；在区域分布上，沿海地区企业需求高于内地需求，民营企业对工业机器人的需求高于国有企业的需求，各地政府及企业提出了相关发展规划将大力发展机器人产业。在国外，工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备被工业界广泛应用，相继形成了一批具有影响力的、著名的工业机器人公司[4]，包括瑞典的ABBRobotics，日本的FANUC、Yaskawa，德国的KUKARobotics，美国的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，意大利COMAU，英国的AutoTechRobotics，加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，这些公司已经成为其所在地区的支柱性产业。1.2国内机器人技术与产业现状我国工业机器人起步于20世纪70年代初期，经过30多年的发展，大致可分为3个阶段：20世纪70年代的萌芽期，80年代的开发期，90年代的实用化期。在高新技术发展的推动下，随着改革开放方针的实施，我国工业机器人在工业自动化的发展进程中扮演着极其重要的角色。国内在工业机器人研发方面，沈阳新松机器人自动化股份有限公司在自动导引车(Automatedguidedvehicle，AGV)等方面取得重要市场突破[5],哈尔滨博实自动化股份有限公司重点在石化等行业的自动包装与码垛机器人方面进行产品开发与产业化推广应用[6]，广州数控设备有限公司研发了自主知识产权的工业机器人产品，用于机床上下料等[7],昆山华恒焊接股份有限公司开展了焊接机器人研发与应用[8]，上海沃迪科技公司联合上海交通大学研制成功了码垛机器人并进行市场化推广[9]，天津大学在并联机器人上取得了重要进展，相关技术获得美国专利[10-11]。奇瑞装备有限公司[12]与哈尔滨工业大学合作研制的165kg点焊机器人，已在自动化生产线线开始应用，分别用于焊接、搬运等场合，自主研制出我国第一条国产机器人自动化焊接生产线，可实现S11车型左右侧围的生产，如图6所示。另外，安徽埃夫特、南京埃斯顿、安徽巨一自动化、常州铭赛、青岛科捷自动化、苏州博实、北京博创等在工业机器人整机、系统集成应用或是核心部件方面也进行了研发和市场化产业推广[13]。我国工业机器人的发展经历了一系列国家攻关，计划支持的应用工程开发，奠定了我国独立自主发展机器人产业的基础。但是，我国工业机器人在总体技术上与国外先进水平相比还有很大差距，仅相当于国外90年代中期的水平。目前工业机器人的生产规模仍然不大，多数是单件小批生产，关键配套的单元部件和器件始终处于进口状态，工业机器人的性价比较低。伴随我国经济的高速增长，以汽车等行业需求为牵引，我国对工业机器人需求量急剧增加，国际工业机器人知名企业如ABB、FANAC等纷纷在中国建厂，国外知名品牌工业机器人价格逐年下降，制约了我国工业机器人产业的形成和实现规模化的发展，我国工业机器人新装机量近90%仍依赖进口。2．ABB公司的历史与发展ABB集团（阿西布朗勃法瑞）于1988年由瑞典ASEA公司和瑞士BBCBrownBoveri公司合并而成，是一个业务遍及全球的电气工程集团，ABB是电力和自动化技术领域的全球领先公司，致力于为工业和电力行业客户提供解决方案，以帮助客户提高业绩，同时降低对环境的不良影响。ABB致力于研发、生产机器人已有30多年的历史并且拥有全球160000多套机器人的安装经验。作为工业机器人的先行者以及世界领先的机器人制造厂商，在瑞典、挪威和中国等地设有机器人研发、制造和销售基地。ABB于1974年发明了世界上第一台工业机器人，并拥有当今最多种类、最全面的机器人产品、技术和服务，及最大的机器人装机量。ABB的领先不光体现在其所占有的市场份额和规模，还包括其在行业中敏锐的前瞻眼光。在中国，ABB先进的机器人自动化解决方案和包括白车身，冲压自动化，动力总成和涂装自动化在内的四大系统正为各大汽车整车厂和零部件供应商以及消费品、铸造、塑料和金属加工工业提供全面完善的服务。ABB在中国主要生产大型工业机器人，弧焊、涂装等小型机器人和机器人控制器，产品出口全世界。随着中国工业行业的迅猛发展，对工业机器人的需求也日益增加，ABB将不断开发出适合本地和亚太市场需求的新的机器人解决方案，以此来满足广大客户的特殊需求，帮助其提高生产效率。3．ABB公司第七代机器人IRB6700系列介绍2013年11月5日，ABB在第15届中国国际工业博览会上推出了第7代新型工业机器人产品——IRB6700系列，并通过工业机器人和自动化两大展台，全面展示了包括机器人制造系统、传动产品、高效电机和能效管理平台等在内的领先智能技术，进一步彰显了ABB在智能制造和增效节能领域的领导地位。如图1所示。作为智能制造的重要组成部分，工业机器人是实现产业升级、智慧跨越的关键。ABB离散自动化与运动控制业务部北亚区及中国负责人顾纯元表示：“中国正处于传统生产、制造产业结构转型升级的关键时期。全面发展智能生产和制造是打造制造强国的必然要求。ABB将继续坚持‘在中国，为中国和世界’的图1.IRB6700系列工业机器人发展策略，向国内客户提供包括最新工业机器人在内的全球领先的智能制造创新技术以及解决方案，持续助力中国产业升级，实现‘智能技术智慧跨越’。”IRB6700系列是ABB新一代大型工业机器人，负载高达150-300公斤，比上一代具有更高的动作精度，能耗下降15%，无故障时间长达40万小时(相当于1名工人每天工作8小时持续200年)，其高可靠性和易维护性大大降低生命周期成本，成为同类产品中生命周期使用成本最低的一款机器人。该系列具有与众不同的价值定位，是ABB公司性能最强、总体拥有成本（TCO）最低的机器人。该系列机器人有3个子系列，8个型号，各型号规格齐全，可满足量产和高档车柔性生产的点焊需求，物料搬运，上下料等工业生产环节。4．结束语从制造业的发展历程看，我国正处于高速工业化进程中，生产手段必然要经历机械化、自动化、智能化、信息化的变革，工业制成品也将经历数量、质量、柔性低成本的发展阶段，目前制造业普遍需要技术和设备升级改造，以增强竞争力，提高经济效益。如何以高质量、低成本、快速反应的手段在市场中生存和发展，已是我国企业不容回避的问题，这些问题为工业机器人的应用提供了巨大的市场需求，也促使我国工业机器人的应用市场日趋成熟，为我国工业机器人产业化提供了难得的机遇，必将在我国改变经济发展模式、调整产业结构、促进传统产业优化升级方面发挥极其重大的作用。参考文献：[1]李瑞峰.中国工业机器人产业化发展战略[J].航空制造技术，2010(9)：32-37.[2]梁琪.全球机器人市场统计数据分析[J].机器人技术与应用，2010(2)：26-31.[3]中商经济研究院.2013~2016年中国服务机器人市场投资分析及发展战略研究报告[R].北京，2012.[4]张效祖.工业机器人的现状与发展趋势[J].世界制造技术与装备市场，2004(5)，33-36.[5]新松机器人自动化股份有限公司.致力于一体化智能物流系统整体解决方案[EB/OL].[2013-10-28].http：//[6]哈尔滨博实自动化股份有限公司.机器人码垛机[EB/OL].[2013-10-15].http：//boshi.cn/product.[7]广州数控.RB系列机器人[EB/OL].[2013-10-15].http：//[8]昆山华恒焊接股份有限公司.自动化焊接装备[EB/OL].[2013-06-10].http：//[9]上海沃迪自动化装备股份有限公司.沃迪机器人[EB/OL].[2013-08-13].http：//[10]HUANGT，CHETWYNDD.Tolerancedesignofa2-DOFover-constrainedtranslationalparallelrobot[J].IEEETransactionsonRobotics,2006,21(1)：167-172.[11]中华人民共和国国家知识产权局.天津大学一机器人技术获得美国专利[EB/OL].[2006-10-26].http：//[12]芜湖奇瑞装备有限公司.点焊机器人[EB/OL].[2013-02-11].http：//[13]CHENHeping，WEIHuasheng.Transformativeindustrialrobotprogramminginsurfacemanufacturing[C]//2011IEEEInternationalConferenceonRoboticsandAutomation(ICRA)，2011：6059-6064.