周 海，葉 兵

（廣西大學機械工程學院，廣西 南寧530004）

機器人的發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景

周 海，葉 兵

（廣西大學機械工程學院，廣西 南寧530004）

隨著經(jīng)濟的快速繁榮與機器人的快速發(fā)展，機器人在我國工業(yè)化過程中占據(jù)著重要的作用，機器人運用在機械加工、焊接、運輸、裝配、噴涂等各個領域，甚至現(xiàn)在也開始運用于醫(yī)療衛(wèi)生與家政服務等方面。而現(xiàn)在運用最為廣泛的為工業(yè)機器人，工業(yè)機器人具有高精度、高負載、高效率、可靠性好等一系列優(yōu)點。通過論述工業(yè)機器人的起源以及發(fā)展史，介紹機器人的種類和對未來的應用展望。此外對于機器人智能化的發(fā)展提出相應的見解，希望在掌握現(xiàn)有機器人技術(shù)的同時，牢牢把握好機器人發(fā)展的機會，為我國的機器人的發(fā)展做出貢獻。

機器人；高精度；高負載；高效率；智能化

1920年，捷克的著名作家卡雷爾·查培克在劇本《羅薩姆的萬能的機器人》一書中首次提到“機器人”一詞[1]，在1954年美國喬治·德沃爾設計出第一臺電子可編程序的工業(yè)機器人，1962年美國通用汽車公司投入使用，標志著第一代機器人誕生[2]。最初的工業(yè)機器是結(jié)合傳統(tǒng)的機構(gòu)學與當時電子技術(shù)的最新產(chǎn)物，而如今工業(yè)機器人是有機結(jié)合了機械、電子、計算機控制、人工智能等越來越多前沿學科而形成的有機綜合體，正如習近平總書記在兩院院士大會上評價：機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，其研發(fā)、制造、應用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志[3]。

經(jīng)過六十多年的迅速發(fā)展，隨著工業(yè)機器人智能化水平的提高和其他工業(yè)技術(shù)和要求的提高，工業(yè)機器人在越來越多的領域得到了應用。工業(yè)機器人的使用范圍已從傳統(tǒng)制造業(yè)延伸到其他制造業(yè)，進而推廣到諸如建筑、救援，軍事，醫(yī)療，家政等非制造行業(yè)，就像電燈和互聯(lián)網(wǎng)一樣，工業(yè)機器人正在日益廣泛地提高人類的生活質(zhì)量和現(xiàn)有的生產(chǎn)方式。

1 國內(nèi)外的機器人發(fā)展史及現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)機器人的發(fā)展史及現(xiàn)狀

長期以來，由于我國是人口大國而且工業(yè)基礎薄弱，因此早期在我國機器人的發(fā)展受到一定的限制。然而隨著制造業(yè)工人的人力成本的不斷上升與社會自動化程度的不斷提高，我國也開始著重于發(fā)展機器人，并且也取得了較大的進步。在1995年，我國沈陽自動化所開始研制HT—100A點焊機器人，是我國較早的機器人了，如圖1所示；此后，沈陽新松公司研發(fā)出了6 kg弧焊機器人，此機器人不僅實用，而且輕便，如圖2所示；之后，哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所也研發(fā)出了便攜式機器人，此機器人具有6自由度，增強了焊接能力，成為在惡劣環(huán)境中實現(xiàn)焊接功能的重要設備，總之，在國家“863計劃”與“十一五”計劃的指導下，我國機器人的設計取得了飛速發(fā)展，甚至在機器人的某些關鍵部件的設計已經(jīng)接近于世界先進水平，并在世界工業(yè)機器人領域已經(jīng)占有一席之地了。

圖1 HT—100A點焊機器人

圖2 6 kg弧焊機器人

1.2 國外機器人的發(fā)展史及現(xiàn)狀

在一些工業(yè)較為發(fā)達的國家，工業(yè)機器人和自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為了未來發(fā)展的趨勢。工業(yè)機器人已經(jīng)廣泛用于機械零部件加工、汽車制造業(yè)、電子電器行業(yè)以及物流運輸業(yè)?，F(xiàn)在主要是歐洲以及日本在機器人技術(shù)行業(yè)遙遙領先，其中國際知名的機器人企業(yè)主要有機器人四大家族，即瑞士ABB、日本發(fā)那科、日本安川和德國庫卡。工業(yè)機器人在初期受到技術(shù)等方面等限制，而現(xiàn)在全世界的機器人的發(fā)展都發(fā)生了爆炸式的增長，日本抓住機器人發(fā)展的機會，一躍成為機器人技術(shù)的大國[4]。

在德國已經(jīng)開始進行“工業(yè)4.0”計劃，以便于實現(xiàn)利用工業(yè)機器人推動生產(chǎn)制造，目前德國的機器人運用率相當?shù)母?，大約在每四個工作崗位中就有一臺工業(yè)機器人；而美國與德國相比機器人的運用率相對較低，大約為11%，但是美國研發(fā)的機器人大多數(shù)正在向高智能化邁進；而韓國提出機器人五年計劃，目標是到2018年，不斷擴大機器人市場規(guī)模。

世界各國機器人的發(fā)展都為科技奠定了基礎，在上世紀90年代起機器人蓬勃發(fā)展，引起一場新的機器人技術(shù)革命。在1992年，奧地利介紹了機器人的CAN-Bus控制系統(tǒng)，在CAN-bus控制中，所有機器人程序和相關子程序在不同的微處理器上同時運行從而保證運行的效率；在同年，瑞士的ABB啟動了開放式控制系統(tǒng)（S4）為了改善人機界面和機器人的技術(shù)性能，如下圖3所示為 開放式控制系統(tǒng)（S4）；在1994年，Motoman公司推出了第一臺提供兩臺機器人同步控制的機器人控制系統(tǒng)（MRC），如圖4所示；在1996年，德國庫卡推出了首款基于PC的機器人控制系統(tǒng)，其特點是可以在Windows系統(tǒng)上操作，便于實現(xiàn)編程和控制，如圖5所示；在2003年，用火星探索漫游者去進行火星探索，此舉推進了航天事業(yè)的極大的進步，如圖6所示；在2006年，德國庫卡公司展出了第一臺輕型機器人，其精度較高，執(zhí)行效率也高，如圖7所示；在2007年，日本推出了史上最快的超高速電弧焊機器人，其工作周期可以縮短10%以上，如圖8所示；在2010年，德國庫卡公司推出Quantec系列機器人，如圖9所示。

圖3 瑞士ABB開放式控制系統(tǒng)（S4）

圖4 Motoman公司機器人控制系統(tǒng)

圖5 德國庫卡基于PC的機器人

圖6 火星探索漫游者

圖7 德國庫卡公司展出的第一臺輕型機器人

圖8 日本的超高速電弧焊機器人

圖9 德國庫卡公司推出Quantec系列機器人

縱觀世界機器人的發(fā)展史，機器人由單一而又簡便的設備已經(jīng)發(fā)展成為了一種高智能化的機械設備，在人類的生活中扮演著不可替代的角色，在國外的許多的機械與電氣設備生產(chǎn)的廠房里都可以隨處看到機器人的身影，機器人的研發(fā)技術(shù)也逐漸趨向于完善。當然，機器人的研發(fā)仍然具有較大的發(fā)展空間，機器人的未來的發(fā)展將會不斷提高機器人的工作能力、智能化的程度以及精度要求。

2 結(jié)論及展望

目前，機器人的發(fā)展趨勢非常的迅猛，機器人可以替代人類去從事高危險的工作，減輕了人類的勞動強度。本文通過對機器人的發(fā)展史進行簡要的介紹，闡明了我國發(fā)展機器人的必要性。同時，對于我國的發(fā)展而言，我國正處于工業(yè)化進程的關鍵時期，將來的高強度、高危險行業(yè)的工人數(shù)量將會急劇的下降，機器人將會迎來新的“春天”，所以機器人的發(fā)展仍擁有巨大的發(fā)展空間。同時，由于我國各機器人的廠商對于機器人的研發(fā)能力與金錢投資的不同，在我國的機器人市場上的競爭也會愈演愈烈，最終也將形成我國的機器人研發(fā)市場。

總之，在未來的幾十年里，相信重點發(fā)展機器人將會成為社會的發(fā)展趨勢，不久機器人將會引領未來，加入到我國現(xiàn)代化建設的行列中。

[1]劉極峰，丁繼斌.機器人技術(shù)基礎[M].2版.北京：高等教育出版社，2012.

[2]孫英飛，羅愛華.我國工業(yè)機器人發(fā)展研究[J].科學技術(shù)與工程，2012，12（12）：2912-2918.

[3]陳香香.中國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路[J].機器人技術(shù)與應用，2015（2）：14-16.

[4]王田苗，陶 永.我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].機械工程學報，2014，50（9）：1-13.

[5]高 峰，郭為忠.中國機器人的發(fā)展戰(zhàn)略思考[J].機械工程學報，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，湖北黃岡人，碩士研究生，研究方向：機構(gòu)學與機器人設計；葉 兵（1991-），男，安徽滁州人，碩士研究生，研究方向：機構(gòu)學與機器人設計。