根據(jù)前瞻性產業(yè)研究院《2016-2021年中國工業(yè)機器人產銷需求預測與轉型升級分析報告》，2015年中國工業(yè)機器人產量為32996臺，同比增長21.7%。2016年，機器人行業(yè)將繼續(xù)保持快速增長。今年一季度，中國工業(yè)機器人產量為11497臺，同比增長19.9%。此外，數(shù)據(jù)顯示，2015年中國自主品牌工業(yè)機器人生產銷售額達到22257臺，同比增長31.3%。國內自主品牌發(fā)展到一定程度，但與發(fā)達國家相比仍存在一定差距。

　　2016年全球工業(yè)機器人市場未來趨勢包括：大國政策主導，促進工業(yè)和服務機器人市場增長;汽車工業(yè)仍是工業(yè)機器人的主要用戶;雙臂機器人是工業(yè)機器人市場的新亮點

　　一、什么是工業(yè)機器人

　　工業(yè)機器人是一種多功能、多自由度的機電一體化自動機械設備和系統(tǒng)，通過重復編程和自動控制，可以完成制造過程中的一些操作任務。結合制造主機或生產線，可形成單機或多機自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)搬運、焊接、裝配、噴涂等生產操作。

　　目前，工業(yè)機器人技術和工業(yè)發(fā)展迅速，在生產中得到了越來越廣泛的應用，已成為現(xiàn)代生產中重要的高度自動化設備。

　　二、工業(yè)機器人的特點

　　自20世紀60年代初第一代機器人在美國問世以來，工業(yè)機器人的開發(fā)和應用發(fā)展迅速，但工業(yè)機器人最顯著的特點如下。

　　1.可編程。生產自動化的進一步發(fā)展是柔性自動化。工業(yè)機器人可以隨著工作環(huán)境的變化而重新編程，因此它可以在小批量、多品種、平衡、高效的柔性制造過程中發(fā)揮良好的作用，是柔性制造系統(tǒng)(FMS)的重要組成部分。

　　2.擬人化。工業(yè)機器人在機械結構上有類似的行走、腰部旋轉、前臂、前臂、手腕、爪子等部分，并且在控制方面有計算機。此外，智能工業(yè)機器人還有許多類似于人類的生物傳感器，如皮膚接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業(yè)機器人對周圍環(huán)境的自適應性。

　　3.通用性。除專門設計的專用工業(yè)機器人外，一般工業(yè)機器人在執(zhí)行不同的操作任務時具有良好的通用性。例如，更換工業(yè)機器人的手端操作器(爪、工具等)?？梢詧?zhí)行不同的操作任務。

　　4.機電一體化。工業(yè)機器人技術涉及廣泛的學科，但它是機械和微電子技術的結合。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環(huán)境信息的各種傳感器，還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這與微電子技術的應用密切相關，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發(fā)展他技術的發(fā)展，機器人技術的發(fā)展和應用水平也可以驗證國家科技和工業(yè)技術的發(fā)展和水平。

　　三、工業(yè)機器人常用的五大應用領域

　　1.機械加工應用(2%)

　　機械加工行業(yè)機器人的應用并不高，只占2%。原因可能是市場上有許多自動化設備可以勝任機械加工任務。機械加工機器人主要從事零件鑄造、激光切割和水射流切割。

　　2.機器人噴涂應用(4%)

　　這里的機器人噴涂主要是指涂裝、點膠、噴漆等工作，只有4%的工業(yè)機器人從事噴涂的應用。

　　3.機器人裝配應用(10%)

　　裝配機器人主要從事零部件的安裝、拆卸和維修。由于近年來機器人傳感器技術的快速發(fā)展，機器人的應用越來越多樣化，直接導致機器人裝配比例的下降。

　　4.機器人焊接應用(29%)

　　機器人焊接的應用主要包括汽車工業(yè)中使用的點焊和弧焊。雖然點焊機器人比弧焊機器人更受歡迎，但弧焊機器人近年來發(fā)展迅速。許多加工車間逐漸引入焊接機器人，以實現(xiàn)自動焊接操作。

　　5.機器人搬運應用(38%)

　　目前，處理仍然是機器人的第一個應用領域，約占整個機器人應用程序的40%。許多自動化生產線需要使用機器人進行材料、處理和堆垛操作。近年來，隨著合作機器人的興起，處理機器人的市場份額一直在增長。

　　近年來，隨著技術的發(fā)展，工業(yè)機器人技術日新月異，那么不同類型的工業(yè)機器涉及高科技技術?

　　三、六類工業(yè)機器人及其關鍵技術

　　1.移動機器人(AGV

　　移動機器人(AGV)是一種工業(yè)機器人，由計算機控制，具有移動、自動導航、多傳感器控制、網絡交互等功能，可廣泛應用于機械、電子、紡織、香煙、醫(yī)療、食品、造紙等行業(yè)，也用于自動三維倉庫、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)(AGV作為活動裝配平臺);同時可作為車站、機場、郵局的運輸工具。

　　國際物流技術發(fā)展的新趨勢之一，移動機器人是核心技術和設備之一，是現(xiàn)代物流技術、支持、改造、改進傳統(tǒng)生產線、點對點自動存儲、操作和處理，實現(xiàn)精細、靈活、信息，縮短物流流程，減少材料損失，減少面積，減少高新技術和設備的建設投資。

　　2.點焊機器人

　　焊接機器人性能穩(wěn)定，工作空間大，運動速度快，負荷能力強，焊接質量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點焊作業(yè)的生產率。

　　點焊機器人主要用于汽車焊接，生產過程由主要汽車主機廠完成。國際工業(yè)機器人企業(yè)與主要汽車企業(yè)長期合作，為主要汽車制造商提供各種點焊機器人單元產品，以焊接機器人和汽車生產線的形式進入中國，在該領域占據(jù)主導市場地位。

　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，焊接生產線要求焊鉗集成，重量越來越大。165kg點焊機器人是目前汽車焊接中最常用的機器人。2008年9月，機器人研究所開發(fā)并完成了中國第一個165kg點焊機器人，并成功應用于奇瑞汽車焊接車間。2009年9月，經過優(yōu)化和性能提高的第二臺機器人完成并成功驗收，機器人的整體技術指標已達到國外同類機器人的水平。

　　3.弧焊機器人

　　弧焊機器人主要用于各種汽車零部件的焊接生產。在這一領域，國際大型工業(yè)機器人制造商主要向成套設備供應商提供單元產品。

　　關鍵技術包括：

　　(1)弧焊機器人系統(tǒng)優(yōu)化集成技術：弧焊機器人采用交流伺服驅動技術和高精度、高剛性RV減速器和諧波減速器，具有良好的低速穩(wěn)定性和高速動態(tài)響應，可實現(xiàn)免維護功能。

　　(2)協(xié)調控制技術：控制多機器人和換位機的協(xié)調運動，既能保持焊槍和工件的相對姿態(tài)，滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍與工件的碰撞。

　　(3)精確焊接軌跡跟蹤技術：結合激光傳感器和視覺傳感器離線工作模式的優(yōu)點，采用激光傳感器實現(xiàn)焊接過程中的焊接跟蹤，提高復雜工件焊接機器人的柔性和適應性，結合視覺傳感器離線觀察獲得焊接跟蹤的殘余偏差，根據(jù)偏差統(tǒng)計獲得補償數(shù)據(jù)，修正機器人運動軌跡，在各種條件下獲得最佳焊接質量。

　　4.激光加工機器人

　　激光加工機器人是將機器人技術應用到激光加工中，通過高精度的工業(yè)機器人實現(xiàn)更靈活的激光加工操作。該系統(tǒng)可以通過示教盒或離線編程在線操作。該系統(tǒng)通過自動檢測加工件，生成加工件模型，然后生成加工曲線，也可以直接使用CAD數(shù)據(jù)進行加工?？捎糜诩す獗砻嫣幚怼_孔、焊接和模具修復。

　　關鍵技術包括：關鍵技術包括：

　　(1)激光加工機器人結構優(yōu)化設計技術：采用大范圍框架本體結構，在增加作業(yè)范圍的同時，保證機器人精度;

　　(2)機器人系統(tǒng)誤差補償技術：根據(jù)工作空間大、精度高的綜合加工機器人要求，結合其結構特點，采用非模型方法和基于模型方法的混合機器人補償方法，完成幾何參數(shù)誤差和非幾何參數(shù)誤差的補償。

　　(3)高精度機器人檢測技術：將三坐標測量技術與機器人技術相結合，實現(xiàn)機器人高精度在線測量。

　　(4)激光加工機器人專用語言實現(xiàn)技術：根據(jù)激光加工和機器人操作的特點，完成激光加工機器人專用語言。

　　(5)網絡通信和離線編程技術：具有串口、CAN等網絡通信功能，實現(xiàn)機器人生產線的監(jiān)控管理;并實現(xiàn)機器人離線編程控制。

　　5.真空機器人

　　真空機器人是一種在真空環(huán)境中工作的機器人，主要用于半導體工業(yè)，實現(xiàn)真空腔內晶圓的傳輸。真空機械手難以進口，受限制，用量大，通用性強，已成為制約半導體設備研發(fā)進度和整機產品競爭力的關鍵組成部分。此外，國外對中國買家進行了嚴格的審查，屬于禁運產品目錄。真空機械手已成為嚴重制約中國半導體設備制造的頸部問題。直驅真空機器人技術屬于原創(chuàng)創(chuàng)新技術。

　　關鍵技術包括：

　　(1)新型真空機器人設計技術：通過結構分析和優(yōu)化設計，避免國際專利，滿足真空機器人剛度和伸縮比的要求;

　　(2)大間隙真空直驅電機技術：涉及電機理論分析、結構設計、生產工藝、電機材料表面處理、低速大扭矩控制、小型多軸驅動等。

　　(3)真空環(huán)境下多軸精密軸系的設計。采用軸在軸中的設計方法，減少軸之間的不同心和慣性不對稱。

　　(4)動態(tài)軌跡修正技術：通過傳感器信息與機器人運動信息的整合，檢測晶圓與手指之間的基準位置偏移，通過動態(tài)修正運動軌跡，確保機器人從真空腔室的一個站準確地將晶圓轉移到另一個站。

　　(5)符合SEMI標準的真空機器人語言：根據(jù)真空機器人處理要求、機器人操作特點和SEMI標準，完成真空機器人專用語言。

　　(6)可靠性系統(tǒng)工程技術：在IC制造中，設備故障將造成巨大損失。根據(jù)半導體設備對MCBF的高要求，測試、評估和控制各部件的可靠性，提高機械手各部件的可靠性，確保機械手滿足IC制造的高要求。

　　6.清潔機器人

　　清潔機器人是一種用于清潔環(huán)境的工業(yè)機器人。隨著生產技術水平的不斷提高，對生產環(huán)境的要求也越來越高。許多現(xiàn)代工業(yè)產品的生產需要在清潔環(huán)境中進行。清潔機器人是清潔環(huán)境下生產所需的關鍵設備。

　　關鍵技術包括：

　　(1)清潔潤滑技術：采用負壓抑塵結構和非揮發(fā)性潤滑脂，對環(huán)境無顆粒污染，滿足清潔要求。

　　(2)高速平穩(wěn)控制技術：通過軌跡優(yōu)化，提高關節(jié)伺服性能，實現(xiàn)清潔搬運的穩(wěn)定性。

　　(3)控制器小型化技術：根據(jù)潔凈室建設和運營成本高，通過控制器小型化技術減少潔凈機器人占用空間。

　　(4)晶圓檢測技術:通過光學傳感器，可以通過機器人掃描獲取卡箱內晶圓是否缺片、傾斜等信息。

　　隨著智能設備的發(fā)展，機器人在工業(yè)制造中的優(yōu)勢越來越明顯，機器人企業(yè)也如雨后春筍般涌現(xiàn)。然而，領先企業(yè)仍然占據(jù)主導地位。

　　附：十大工業(yè)機器人品牌

　　1.發(fā)那科

　　發(fā)那科是日本一家專門研究數(shù)控系統(tǒng)的公司，是世界上唯一一家由機器人制造的公司，也是世界上唯一一家提供集成視覺系統(tǒng)的機器人公司。FANUC機器人產品系列多達240種，廣泛應用于裝配、搬運、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產環(huán)節(jié)。

　　2.庫卡

　　庫卡及其德國母公司是世界頂級的工業(yè)機器人和自動控制系統(tǒng)制造商。庫卡工業(yè)機器人的用戶包括通用汽車、西門子和許多其他單位。KUKA機器人產品最常用的應用范圍包括工廠焊接、操作、堆垛、包裝、加工或其他自動操作，但也適用于醫(yī)院。

　　3.那智不二越

　　智慧是從原材料產品到機床的全方位綜合制造企業(yè)。機械加工、工業(yè)機器人、功能部件等產品豐富，應用領域也非常廣泛，如航天工業(yè)、軌道交通、汽車制造、機械加工等。智慧越關注世界，從歐洲和美國市場擴展到中國市場，下一步將發(fā)展東南亞市場。

　　4.川崎機器人

　　川崎機器人在物流生產線上提供了各種各樣的機器人產品，在飲料、食品、肥料、太陽能等領域都有相當大的銷售。川崎碼垛處理等機器人種類繁多，根據(jù)客戶車間的不同情況和不同需求提供最合適的機器人。公司內部有噴涂機器人、焊接機器人和試驗噴涂室，可為客戶提供各種相關服務。

　　5.ABB機器人

　　中國已成為ABB世界上最大的市場。目前，ABB機器人產品和解決方案已廣泛應用于焊接、裝配、搬運、噴涂、精加工、包裝、堆垛等行業(yè)，幫助客戶大大提高生產率。

　　6.史陶比爾

　　史陶比爾集團生產精密機械和電子產品：紡織機械、工業(yè)接頭和工業(yè)機器人。該系列完整的輕、中、重載機器人、4軸SCARA機器人、6軸機器人和特殊機器人，專門用于許多不同的行業(yè)和應用。目前，史陶比爾生產的工業(yè)機器人具有速度快、精度高、靈活性好、用戶環(huán)境好的特點。

　　7.柯馬

　　柯馬公司開發(fā)的全系列機器人產品最小負載范圍為6kg，最大負載800kg?？埋R最新一代SMART系列機器人是SMART自動化應用方案的技術核心，針對點焊、弧焊、搬運、壓縮機自動連接、鑄造、涂膠、組裝和切割。柯馬以其不斷創(chuàng)新的技術，成為機器人自動化集成解決方案的領導者。

　　8.愛普生機器人

　　目前，愛普生機器人在中國推廣的產品主要是4軸工業(yè)機器人和6軸工業(yè)機器人，并提供行業(yè)內通用的工業(yè)機器人(機械手)附件。作為多關節(jié)工業(yè)機器人領域的領先企業(yè)，愛普生新的LS系列產品旨在減少繁重的人工操作。

　　9.日本安川

　　安川機器人活躍在焊接、搬運、裝配、噴涂、放置在無塵室內的液晶顯示器、等離子體顯示器、半導體制造等行業(yè)領域。日本安川工業(yè)機器人一直受到用戶的青睞。

　　10.新松機器人

　　新松機器人是一家以機器人和自動化技術為核心，致力于數(shù)字高端設備制造的高新技術企業(yè)在工業(yè)機器人、智能物流、自動化成套設備、智能服務機器人等領域，公司以工業(yè)機器人技術為核心，形成了大型自動化成套設備和各種產品類別，廣泛應用于汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器等行業(yè)。