机器人的发展现状及应用前景

周 海，叶 兵

（广西大学机械工程学院，广西 南宁530004）

机器人的发展现状及应用前景

周 海，叶 兵

（广西大学机械工程学院，广西 南宁530004）

随着经济的快速繁荣与机器人的快速发展，机器人在我国工业化过程中占据着重要的作用，机器人运用在机械加工、焊接、运输、装配、喷涂等各个领域，甚至现在也开始运用于医疗卫生与家政服务等方面。而现在运用最为广泛的为工业机器人，工业机器人具有高精度、高负载、高效率、可靠性好等一系列优点。通过论述工业机器人的起源以及发展史，介绍机器人的种类和对未来的应用展望。此外对于机器人智能化的发展提出相应的见解，希望在掌握现有机器人技术的同时，牢牢把握好机器人发展的机会，为我国的机器人的发展做出贡献。

机器人；高精度；高负载；高效率；智能化

1920年，捷克的著名作家卡雷尔·查培克在剧本《罗萨姆的万能的机器人》一书中首次提到“机器人”一词[1]，在1954年美国乔治·德沃尔设计出第一台电子可编程序的工业机器人，1962年美国通用汽车公司投入使用，标志着第一代机器人诞生[2]。最初的工业机器是结合传统的机构学与当时电子技术的最新产物，而如今工业机器人是有机结合了机械、电子、计算机控制、人工智能等越来越多前沿学科而形成的有机综合体，正如习近平总书记在两院院士大会上评价：机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志[3]。

经过六十多年的迅速发展，随着工业机器人智能化水平的提高和其他工业技术和要求的提高，工业机器人在越来越多的领域得到了应用。工业机器人的使用范围已从传统制造业延伸到其他制造业，进而推广到诸如建筑、救援，军事，医疗，家政等非制造行业，就像电灯和互联网一样，工业机器人正在日益广泛地提高人类的生活质量和现有的生产方式。

1 国内外的机器人发展史及现状

1.1 国内机器人的发展史及现状

长期以来，由于我国是人口大国而且工业基础薄弱，因此早期在我国机器人的发展受到一定的限制。然而随着制造业工人的人力成本的不断上升与社会自动化程度的不断提高，我国也开始着重于发展机器人，并且也取得了较大的进步。在1995年，我国沈阳自动化所开始研制HT—100A点焊机器人，是我国较早的机器人了，如图1所示；此后，沈阳新松公司研发出了6 kg弧焊机器人，此机器人不仅实用，而且轻便，如图2所示；之后，哈尔滨工业大学机器人研究所也研发出了便携式机器人，此机器人具有6自由度，增强了焊接能力，成为在恶劣环境中实现焊接功能的重要设备，总之，在国家“863计划”与“十一五”计划的指导下，我国机器人的设计取得了飞速发展，甚至在机器人的某些关键部件的设计已经接近于世界先进水平，并在世界工业机器人领域已经占有一席之地了。

图1 HT—100A点焊机器人

图2 6 kg弧焊机器人

1.2 国外机器人的发展史及现状

在一些工业较为发达的国家，工业机器人和自动化生产已经成为了未来发展的趋势。工业机器人已经广泛用于机械零部件加工、汽车制造业、电子电器行业以及物流运输业。现在主要是欧洲以及日本在机器人技术行业遥遥领先，其中国际知名的机器人企业主要有机器人四大家族，即瑞士ABB、日本发那科、日本安川和德国库卡。工业机器人在初期受到技术等方面等限制，而现在全世界的机器人的发展都发生了爆炸式的增长，日本抓住机器人发展的机会，一跃成为机器人技术的大国[4]。

在德国已经开始进行“工业4.0”计划，以便于实现利用工业机器人推动生产制造，目前德国的机器人运用率相当的高，大约在每四个工作岗位中就有一台工业机器人；而美国与德国相比机器人的运用率相对较低，大约为11%，但是美国研发的机器人大多数正在向高智能化迈进；而韩国提出机器人五年计划，目标是到2018年，不断扩大机器人市场规模。

世界各国机器人的发展都为科技奠定了基础，在上世纪90年代起机器人蓬勃发展，引起一场新的机器人技术革命。在1992年，奥地利介绍了机器人的CAN-Bus控制系统，在CAN-bus控制中，所有机器人程序和相关子程序在不同的微处理器上同时运行从而保证运行的效率；在同年，瑞士的ABB启动了开放式控制系统（S4）为了改善人机界面和机器人的技术性能，如下图3所示为 开放式控制系统（S4）；在1994年，Motoman公司推出了第一台提供两台机器人同步控制的机器人控制系统（MRC），如图4所示；在1996年，德国库卡推出了首款基于PC的机器人控制系统，其特点是可以在Windows系统上操作，便于实现编程和控制，如图5所示；在2003年，用火星探索漫游者去进行火星探索，此举推进了航天事业的极大的进步，如图6所示；在2006年，德国库卡公司展出了第一台轻型机器人，其精度较高，执行效率也高，如图7所示；在2007年，日本推出了史上最快的超高速电弧焊机器人，其工作周期可以缩短10%以上，如图8所示；在2010年，德国库卡公司推出Quantec系列机器人，如图9所示。

图3 瑞士ABB开放式控制系统（S4）

图4 Motoman公司机器人控制系统

图5 德国库卡基于PC的机器人

图6 火星探索漫游者

图7 德国库卡公司展出的第一台轻型机器人

图8 日本的超高速电弧焊机器人

图9 德国库卡公司推出Quantec系列机器人

纵观世界机器人的发展史，机器人由单一而又简便的设备已经发展成为了一种高智能化的机械设备，在人类的生活中扮演着不可替代的角色，在国外的许多的机械与电气设备生产的厂房里都可以随处看到机器人的身影，机器人的研发技术也逐渐趋向于完善。当然，机器人的研发仍然具有较大的发展空间，机器人的未来的发展将会不断提高机器人的工作能力、智能化的程度以及精度要求。

2 结论及展望

目前，机器人的发展趋势非常的迅猛，机器人可以替代人类去从事高危险的工作，减轻了人类的劳动强度。本文通过对机器人的发展史进行简要的介绍，阐明了我国发展机器人的必要性。同时，对于我国的发展而言，我国正处于工业化进程的关键时期，将来的高强度、高危险行业的工人数量将会急剧的下降，机器人将会迎来新的“春天”，所以机器人的发展仍拥有巨大的发展空间。同时，由于我国各机器人的厂商对于机器人的研发能力与金钱投资的不同，在我国的机器人市场上的竞争也会愈演愈烈，最终也将形成我国的机器人研发市场。

总之，在未来的几十年里，相信重点发展机器人将会成为社会的发展趋势，不久机器人将会引领未来，加入到我国现代化建设的行列中。

[1]刘极峰，丁继斌.机器人技术基础[M].2版.北京：高等教育出版社，2012.

[2]孙英飞，罗爱华.我国工业机器人发展研究[J].科学技术与工程，2012，12（12）：2912-2918.

[3]陈香香.中国机器人产业的发展之路[J].机器人技术与应用，2015（2）：14-16.

[4]王田苗，陶 永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].机械工程学报，2014，50（9）：1-13.

[5]高 峰，郭为忠.中国机器人的发展战略思考[J].机械工程学报，2016，52（7）：1-5.

The Robot’s Development Present Situation and Application Prospect

ZHOU Hai，YE Bing
（College of Mechanical Engineering，Guangxi University，Nanning Guangxi 530004，China）

With the rapid prosperity of the economy and the rapid development of robots，The robot play an important role in the process of industrialization in China，the robot is used in mechanical processing，welding，transportation，assembly，painting and other fields，and now used in medical and health care and even domestic service，etc.And now the most widely used for industrial robot，industrial robot has high precision，high load，high efficiency，good reliability and a series of advantages.Origins and development of the industrial robot are discussed in this paper，introduces the types of robot and its application prospect in the future.In addition to the corresponding suggestions in the development of intelligent robot in mastering the current robot technology at the same time，firmly grasps opportunity of the development of the robot，contribute to the development of robots in China.

robot；high precision；high load；high efficiency；intelligent

TP242.2

B

1672-545X（2017）09-0047-03

2017-06-18

周 海（1993-），男，湖北黄冈人，硕士研究生，研究方向：机构学与机器人设计；叶 兵（1991-），男，安徽滁州人，硕士研究生，研究方向：机构学与机器人设计。