工业机器人论文
描写鱼的作文-中国枞阳
2023年3月20日发(作者：识物)2008级工业机器人
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机器人的发展史及分类和作用
内容摘要：工业机器人自从诞生起只有短短半个世纪，但它却在现代制
造业中起了不可代替的作用。工业机器人能在今做各种工作，它是怎么一步步完
善的？在那些危险、人体难以承受的恶劣环境中只能靠工业机器人去完成，人的
工作受人体的生理特性的限制，而工业机器人却可以发挥它的长处：不受这些限
制。每种工业机器人又有不同的特性，去完成不同的工作，这些特性是什么？
关键词：工业机器人发展分类作用
工业机器人发展史
纵观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。然而世界上各个大国发展机器
人的过程融合成了人类创造机器人的史诗！
美国
美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，
比起号称"机器人王国"的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国
现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。
进入80年代之后，美国政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也
有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，
增加机器人的研究经费，使美国的机器人迅速发展。
80年代中后期，随着应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性
能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并
很快占领了美国60％的机器人市场。
美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应
性也很强。具体表现在：
（1）性能可靠，功能全面，精确度高；
（2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；
（3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业
中广泛应用；
（4）高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫
雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。
法国
法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范
围上处于世界先进水平。
法国机器人的发展比较顺利，主要原因是通过政府大力支持的研究计划，建
立起一个完整的科学技术体系。即由政府组织一些机器人基础技术方面的研究项
目，而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法
国企业界很快发展和普及。
德国
德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。这里所说的德国，
主要指的是原联邦德国。它比英国和瑞典引进机器人大约晚了五六年。德国的社
会环境是有利于机器人工业发展的。因为战争，导致劳动力短缺，以及国民技术
水平高，都是实现使用机器人的有利条件。到了70年代中后期，政府采用行政
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手段为机器人的推广开辟道路；在"改善劳动条件计划"中规定，对于一些有危险、
有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人
的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。
与此同时，德国看到了机器人等先进自动化技术对工业生产的作用，提出了
1985年以后要向高级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过近十年的努
力，其智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。
俄罗斯
在前苏联（主要是在俄罗斯），从理论和实践上探讨机器人技术是从50年
代后半期开始的。到了50年代后期开始了机器人样机的研究工作。1968年成功
地试制出一台深水作业机器人。1971年研制出工厂用的万能机器人。早在前苏
联第九个五年计划（1970年一1975年）开始时，就把发展机器人列入国家科学
技术发展纲领之中。到1975年，已研制出30个型号的120台机器人，经过20
年的努力，前苏联的机器人在数量、质量水乎上均处于世界前列地位。
中国
我国已在“七五”计划中把机器人列人国家重点科研规划内容，拨巨款在沈
阳建立了全国第一个机器人研究示范工程，全面展开了机器人基础理论与基础元
器件研究。十几年来，相继研制出示教再现型的搬运、点焊、弧焊、喷漆、装配
等门类齐全的工业机器人及水下作业、军用和特种机器人。目前，示教再现型机
器人技术已基本成熟，并在工厂中推广应用。我国自行生产的机器人喷漆流水线
在长春第一汽车厂及东风汽车厂投入运行。1986年3月开始的国家863高科技
发展规划已列入研究、开发智能机器人的内容。
日本
日本在60年代末正处于经济高度发展时期，年增长率达11％。并于1968
年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。
正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到了“救世主”般的
欢迎。这样的环境，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到
80年代中期，已一跃而为“机器人王国”，其机器人的产量和安装的台数在国
际上跃居首位。
世界机器人发展前景预测
我们可以清楚地看到机器人的能力为我们展现的美好未来使它的发展前景
无比广阔！
1工业机器人
预计世界工业机器人的销售量将由1998年的89100台增加到2002年的
120000台，或年均增长8%。各国现装备机器人的数量稳步增长。预计世界现装
备工业机器人数量将由1998年底的72万台增加到2002年底的81万台。
不同的工业领域，机器人的增长情况也大不相同，全世界的汽车工业(不包括零
部件)1999年上半年增长了101%，北美增加了214%，但各工业领域合计1999年
上半年同比增长只有10%
2服务机器人
要搜集服务机器人的可靠统计数据有许多困难，据ECE及IFR的调查，到
1998年底，世界服务器人的总数估计为最少5000台。如果清扫机器人及割草机
器人的价格能够便宜，使得不仅专业部门而且家庭也买得起的话(每天它们只使
用几小时)，那么服务机器人的市场可能会像微机市场一样腾飞。服务机器人的
另一个重要的增长领域是家用机器人，残疾人用机器人，特别是医疗领域用的机
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器人，如外科用及辅助外科手术用的机器
人。
1999-2002年，预计世界将装备24000台服务机器人，可能还有近50万台真空
清扫机器人，这个数字还没有包括较低级的娱乐机器人，这种机器人可能会有几
十万台。
机器人是人类的助手和朋友——机器人与人共舞
随着工业化的实现，信息化的到来，我们开始进入知识经济的新时代。创新
是这个时代的源动力。文化的创新、观念的创新、科技的创新、体制的创新改变
着我们的今天，并将改造我们的明天。新旧文化、新旧思想的撞击、竞争，不同
学科、不同技术的交叉、渗透，必将迸发出新的精神火花，产生新的发现、发明
和物质力量。机器人技术就是在这样的规律和环境中诞生和发展的。科技创新带
给社会与人类的利益远远超过它的危险。机器人的发展史已经证明了这一点。机
器人的应用领域不断扩大，从工业走向农业、服务业；从产业走进医院、家庭；
从陆地潜入水下、飞往空间；......。机器人展示出它们的能力与魅力，同时也
表示了它们与人的友好与合作。
“工欲善其事，必先利其器”。人类在认识自然、改造自然、推动社会进
步的过程中，不断地创造出各种各样为人类服务的工具，其中许多具有划时代的
意义。作为20世纪自动化领域的重大成就，机器人已经和人类社会的生产、生
活密不可分。世间万物，人力是第一资源，这是任何其它物质不能替代的。尽管
人类社会本身还存在着不文明、不平等的现象，甚至还存在着战争，但是，社会
的进步是历史的必然，所以，我们完全有理由相信，象其它许多科学技术的发明
发现一样，机器人也应该成为人类的好助手、好朋友。中国的未来在科学。展望
21世纪，科学技术的灯塔指引着更加美好的明天。
业机器人
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器
人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种
机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器
人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
特点
戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的
连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人
的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示
教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存
储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，
故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。
1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外
形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位
的工业机器人系统。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较
强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有
影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先
地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
构造与分类
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工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和
执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器
人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动
力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程
序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐
标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、
俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位
型只控制执行
机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装
卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装
等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输
入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等
通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操
纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨
迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和
运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序
存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，
将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程
序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；
如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业
机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动
完成更为复杂的工作。
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。
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。
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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。
虽然中国的工业机器人产业在不断的进步中，但和国际同行相比，差距依
旧明显。从市场占有率来说，更无法相提并论。工业机器人很多核心技术，
目前我们尚未掌握，这是影响我国机器人产业发展的一个重要瓶颈。
控制技术
机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功能和性能的主要因
素。
工业机器人控制技术的主要任务就是控制工业机器人在工作空间中的
运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等。具有编程简单、软件
菜单操作、友好的人机交互界面、在线操作提示和使用方便等特点
关键技术包括：
(1)开放性模块化的控制系统体系结构：采用分布式CPU计算机结构，
分为机器人控制器(RC)，运动控制器(MC)，光电隔离I/O控制板、传感器
处理板和编程示教盒等。机器人控制器(RC)和编程示教盒通过串口/CAN总
线进行通讯。机器人控制器(RC)的主计算机完成机器人的运动规划、插补
和位置伺服以及主控逻辑、数字I/O、传感器处理等功能，而编程示教盒完
成信息的显示和按键的输入
(2)模块化层次化的控制器软件系统：软件系统建立在基于开源的实时
多任务操作系统Linux上，采用分层和模块化结构设计，以实现软件系统
的开放性。整个控制器软件系统分为三个层次：硬件驱动层、核心层和应
用层。三个层次分别面对不同的功能需求，对应不同层次的开发，系统中
各个层次内部由若干个功能相对对立的模块组成，这些功能模块相互协作
共同实现该层次所提供的功能。
(3)机器人的故障诊断与安全维护技术：通过各种信息，对机器人故障
进行诊断，并进行相应维护，是保证机器人安全性的关键技术。
(4)网络化机器人控制器技术：目前机器人的应用工程由单台机器人工
作站向机器人生产线发展，机器人控制器的联网技术变得越来越重要。控
制器上具有串口、现场总线及以太网的联网功能。可用于机器人控制器之
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间和机器人控制器同上位机的通讯，便于对机器人生产线进行监控、诊断
和管理。
移动机器人（AGV）
移动机器人（AGV）是工业机器人的一种类型，它由计算机控制，具有
移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应用于机械、
电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，
也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统（以AGV作为活动
装配平台）；同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。
国际物流技术发展的新趋势之一，而移动机器人是其中的核心技术和设备，
是用现代物流技术配合、支撑、改造、提升传统生产线，实现点对点自动
存取的高架箱储、作业和搬运相结合，实现精细化、柔性化、信息化，缩
短物流流程，降低物料损耗，减少占地面积，降低建设投资等的高新技术
和装备。
点焊机器人
焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等
特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。
点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负
责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各
大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生
产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。
随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公
斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器
人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽
车焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺
利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。
弧焊机器人
弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大
型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公
司主要从事弧焊机器人成套装备的生产，根据各类项目的不同需求，自行
生产成套装备中的机器人单元产品，也可向大型工业机器人企业采购并组
成各类弧焊机器人成套装备。在该领域，本公司与国际大型工业机器人生
产企业既是竞争亦是合作关系。
关键技术包括：
(1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术
以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和
高速动态响应，并可实现免维护功能。
(2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和
工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。
(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方
式的优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人
对复杂工件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝
跟踪的残余偏差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修
正，在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。
激光加工机器人
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激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业
机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，
也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加
工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于
工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。
关键技术包括：
(1)激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，
在增大作业范围的同时，保证机器人精度；
(2)机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，
精度高等要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结
合的混合机器人补偿方法，完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。
(3)高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术相结合，
实现了机器人高精度在线测量。
(4)激光加工机器人专用语言实现技术：根据激光加工及机器人作业特
点，完成激光加工机器人专用语言。
(5)网络通讯和离线编程技术：具有串口、CAN等网络通讯功能，实现
对机器人生产线的监控和管理；并实现上位机对机器人的离线编程控制。
真空机器人
真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工
业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量
大、通用性强，其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争
力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查，归属于禁运产品目录，真
空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。
直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。
关键技术包括：
(1)真空机器人新构型设计技术：通过结构分析和优化设计，避开国际
专利，设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求；
(2)大间隙真空直驱电机技术：涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净
直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、
低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。
(3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法，减
小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。
(4)动态轨迹修正技术：通过传感器信息和机器人运动信息的融合，检
测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移，通过动态修正运动轨迹，保证
机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。
(5)符合SEMI标准的真空机器人语言：根据真空机器人搬运要求、机
器人作业特点及SEMI标准，完成真空机器人专用语言。
(6)可靠性系统工程技术：在IC制造中，设备故障会带来巨大的损失。
根据半导体设备对MCBF的高要求，对各个部件的可靠性进行测试、评价和
控制，提高机械手各个部件的可靠性，从而保证机械手满足IC制造的高要
求。
洁净机器人
洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水
平
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不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产
都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
关键技术包括：
(1)洁净润滑技术：通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂，实现对
环境无颗粒污染，满足洁净要求。
(2)高速平稳控制技术：通过轨迹优化和提高关节伺服性能，实现洁净
搬运的平稳性。
(3)控制器的小型化技术：根据洁净室建造和运营成本高，通过控制器
小型化技术减小洁净机器人的占用空间。
(4)晶圆检测技术：通过光学传感器，能够通过机器人的扫描，获得卡
匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。
发展前景
在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备
的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行
业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效
率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人
的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效
率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。
机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程
师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发
展方向，机器人技术就是其中之一。
1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工
业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人
分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵沿轨
迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；⑶远距作业
型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、
适应及思维和人机通信机能。
日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工
业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展三、
四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重
点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、
计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术
等。
根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业
规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价
于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全
部劳动人口的15%。
我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：
70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。而今经过20多
年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发
出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一
批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的
研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作
机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机
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器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型
机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已
达到或接近世界水平。
一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5
个要素即5M:Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着
“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是
人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决
劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如
前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十
分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，
培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励
政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。
机器人输送线物流自动化系统
1.系统简介
机器人及输送线物流自动化系统主要由如下几个部分组成：
(1)自动化输送线：将产品自动输送，并将产品工装板在各装配工位精
确定位，装配完成后能使工装板自动循环；设有电机过载保护，驱动链与
输送链直接啮合，传递平稳，运行可靠。
(2)机器人系统：通过机器人在特定工位上准确、快速完成部件的装配，
能使生产线达到较高的自动化程度；机器人可遵照一定的原则相互调整，
满足工艺点的节拍要求；备有与上层管理系统的通信接口。
(3)自动化立体仓储供料系统：自动规划和调度装配原料，并将原料及
时向装配生产线输送，同时能够实时对库存原料进行统计和监控。
(4)全线主控制系统：采用基于现场总线—ProfibusDP的控制系统，
不仅有极高的实时性，更有极高的可靠性。
(5)条码数据采集系统：使各种产品制造信息具有规范、准确、实时、
可追溯的特点，系统采用高档文件服务器和大容量存储设备，快速采集和
管理现场的生产数据。
(6)产品自动化测试系统：测试最终产品性能指标，将不合格产品转入
返修线。
(7)生产线监控/调度/管理系统：采用管理层、监控层和设备层三级网
络对整个生产线进行综合监控、调度、管理，能够接受车间生产计划，自
动分配任务，完成自动化生产。
2.应用领域
机器人及输送线物流自动化系统可应用于建材、家电、电子、化纤、
汽车、食品等行业。
机器人涂胶工作站
1.产品简介：
机器人涂胶工作站是我所机器人中心近年来研制开发的机器人应用系
统，主要包括机器人、供胶系统、涂胶工作台、工作站控制系统及其它周
边配套设备。为了提高系统的可靠性，涂胶工作站中的机器人和供胶系统，
一般采用国外产品，我所根据用户的需求，进行工作台、控制柜及周边配
套设备的设计制造，并完成涂胶系统的集成。该工作站自动化程度高，适
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用于多品种、大批量生产，可广泛地应用于汽车风挡、汽车摩托车车灯、
建材门窗、太阳能光伏电池涂胶等行业。
2．车灯机器人涂胶工作站主要技术指标：
车灯机器人涂胶工作站主要由机器人、胶机、涂胶工作台、控制柜等
设备组成。
（1）机器人：
机器人主要有瑞典ABB公司、日本FANUC公司等产品。自动化所可应
用户要求选用机器人品牌、并根据用户产品尺寸确定机器人规格型号。机
器人重复定位精度≤0.1mm、涂胶工作速度150～250mm/s。
机器人具有6个控制轴，可以灵活地生成任何空间轨迹，可以完成各种复
杂布胶动作。加之其运动快速、平稳、重复精度高，可充分保证生产节拍
需求，并保证胶条均匀，使产品质量稳定。
（2）供胶系统：
供胶系统主要有美国GRACO公司、美国NORDSON涂胶设备公司等产品。
机器人涂胶工作站供胶系统有冷胶和热熔胶两种供胶方式，自动化所
可根据不同客户的要求配置供胶系统。该供胶系统可以与机器人动作衔接，
正确完成布胶及供胶动作。
（3）涂胶工作台
涂胶工作台结构方式主要包括：
•往复式双工位工作台
•回转式双工位工作台
•固定式双工位工作台
•固定式单工位工作台
我所可根据用户要求设计制造各种形式工作台，保证灯具安装方便、
定位准确，运行可靠。
（4）工作站控制柜：
工作站控制柜的设计融入了多行业的技术经验和采用了世界先进的电
气技术，其性能指标居国内领先水平。系统设计均采用成熟的技术，元器
件采用高可靠性的知名品牌,并经过严格的进货检验，因此，工作站控制系
统具有极高的可靠性。
控制柜主要功能：
•工件程序号显示及选择
•工作台、机器人、输胶系统协调与互锁
•工作台工作状态选择
•具有故障报警、急停功能
•计数功能
3．用户效益分析：
（1）自动化程度高，生产效率高，产量大。
（2）运行可靠，涂胶精度高，产品质量稳定。
（3）节省人力，节省材料，降低生产成本。
（4）改善作业环境，符合环保要求。
（5）产量增加时，无需增加人力，只需增加机器人工作时间。
机器人焊接工作站
2008级工业机器人
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1.简介
随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动弧焊机
器人工作站,从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以
下优点：⑴稳定和提高焊接质量；⑵提高劳动生产率；⑶改善工人劳动强
度，机器人可在有害环境下工作；⑷降低了对工人操作技术的要求；⑸缩
短了产品改型换代的准备周期（只需修改软件和必要的夹具即可），减少
相应的设备投资。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。该系统一般多
采用熔化极气体保护焊（MIG、MAG、CO2焊）或非熔化极气体保护焊（TIG、
等离子弧焊）方法。设备一般包括：焊接电源、焊枪和送丝机构、焊接机
器人系统及相应的焊接软件及其它辅助设备等。
自动化47所已设计制造了多种自动机器人焊接工作站，均为企业带来了良
好的效益，在自动机器人焊接工作站领域积累了丰富的经验。
1.技术指标
工件尺寸：可按用户的工件大小设计。
工件重量：可按用户要求设计。
焊接速度：一般取5～50mm/s，根据焊缝大小来选定。
机器人重复定位精度：±0.05mm
移动机构重复定位精度：±0.1mm
变位机重复定位精度：±0.1mm
机器人螺柱焊接：设备一般包括焊接电源、自动退钉机、自动焊枪、机器
人系统、相应的焊接软件及其它辅助设备等。
焊接效率：5-8个/分钟
螺钉规格：直径2-8mm
长度：10-40mm
机器人重复定位精度：±0.05mm
3.应用领域
自动机器人焊接工作站可广泛地应用于铁路、航空航天、军工、冶金、汽
车、电器等各个行业。
用户效益分析
随着我国加入WTO，我国经济的发展和国际正在接轨，国内竞争和国际
竞争的界限将越来越模糊，改造过去的生产方式和管理模式已迫在眉睫。
在焊接领域也是如此，采用自动化焊接提高生产率和产品质量已是大势所
趋。在大型企业是这样，对中小型企业也是如此。
采用机器人进行焊接作业可以极大地提高生产效益和经济效率；另一方面，
机器人的移位速度快，可达3m/s，甚至更快。因此，一般而言，采用机器
人焊接比同样用人工焊接效率可提高2～4倍，焊接质量优良且稳定。
机器人自动装箱和码垛工作站
1.系统简介
机器人自动装箱、码垛工作站是一种集成化的系统，它包括工业机器人、
控制器、编程器、机器人手爪、自动拆/叠盘机、托盘输送及定位设备和码
垛模式软件等。它还配置自动称重、贴标签和检测及通讯系统，并与生产
控制系统相连接，以形成一个完整的集成化包装生产线。
（1）生产线末端码垛的简单工作站：
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这是一种柔性码垛系统，它从输送线上下料，并完成工件码垛、加层垫等
工序，然后用输送线将码好的托盘送走。
（2）码垛/拆垛工作站：
这种柔性码垛系统可将三垛不同货物码成一垛，机器人还可抓取托盘和层
垫，一垛码满后由输送线自动输出。
（3）生产线中码垛：
工件在输送线定位点被抓取并放到两个不同托盘上，层垫也由机器人抓取。
托盘和满垛通过线体自动输出或输入。
（4）生产线末端码垛的复杂工作站：
工件来自三条不同线体，它们被抓取并放到三个不同托盘上，层垫也由机
器人抓取。托盘和满垛由线体上自动输出或输入。
1.技术指标
工件：箱体、板材、袋料、罐/纸类包
工件尺寸：可按用户的工件大小设计
工件重量：可按用户要求设计
工件移动范围：可按用户要求设计
机器人自由度数：6个
机器人重复精度：±0.1mm
2..应用领域
机器人自动装箱、码垛工作站可应用于建材、家电、电子、化纤、汽车、
食品等行业。
3.用户效益分析
由于机器人自动装箱、码垛工作站在产品的装箱、码垛等工序实现了自动
化作业，并且具有安全检测、连锁控制、故障自诊断、示教再现、顺序控
制、自动判断等功能，从而大大地提高了生产效率和工作质量，节省了人
力，建立了现代化的生产环境。
转轴自动焊接工作站
1.产品简介
转轴自动焊接工作站用于以转轴为基体（上置若干悬臂）的各类工件的焊
接，它由焊接机器人、回转双工位变位机（若干个工位）及工装夹具组成，
在同一工作站内通过使用不同的夹具可实现多品种的转轴自动焊接，焊接
的相对位置精度很高。由于采用双工位变位机，焊接的同时，其他工位可
拆装工件，极大地提高了效率。
2.技术指标
转轴直径：10—50mm，长度300—900mm，焊接速度3—15mm/s，焊接
工艺采用MAG混合气体保护焊，变位机回转，变位精度达0.05mm。
3.应用领域
可广泛应用于高质量、高精度的以转轴为基体的各类工件焊接，适用于电
力、电气、机械、汽车等行业。
4.效益分析
采用手工电弧焊进行转轴焊接，工人劳动强度极大，产品的一致性差，
生产效率低，仅为2—3件/小时。采用自动焊接工作站后，产量可达到15
—20件/小时，焊接质量和产品的一致性也大幅度的提高。
参考文献：
2008级工业机器人
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①吴振彪，王振家，《工业机器人》华中科技大学出版社2006-2-1
②陈佩玉，我国工业机器人技术发展的历史-现状与展望【J】.机器人
技术与应用.1994.（02）
③王握文.世界机器人发展历程【J】.机械制造，1980，（08）