1.1工业机器人的发展简史

工业机器人的定义，是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，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。从卓别林的《摩登时代》中的大工厂大机械，到如今司空见惯的汽车流水线，工业机器人从设想开始到如今已经走过了将近一个世纪。1937年美国人格里菲斯P·泰勒完成第一台符合ISO定义的工业机器人；1954年乔治·迪沃申请了第一个机器人的专利；1969年，维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的机械手臂；1982年，美国通用汽车公司在装配线上为机器人装备了视觉系统，从而宣告了第二代机器人——感知机器人的问世；1973年ABB推出的IRB 6成为世界上首位市售全电动微型处理器控制的机器人；20世纪70年代后期，许多美国公司的兴趣增加进入该领域，包括大公司，如通用电气和通用汽车公司（这就形成合资 FANUC机器人与FANUC日本LTD）；20世纪末21世纪初的计算机发展，推动了工业机器人与自动化生产线的普及。如今，工业机器人在各行各业的各个流水线上全天候高效运转，推动世界制造业的蓬勃发展。^[16]

中国在工业机器人的相关领域研究，由于历史原因相对较晚，但中国认清了发展趋势，经过不断的努力也后来居上。1986年，863国家高技术研究发展计划开始实施，智能机器人主题跟踪世界机器人技术前沿，已经取得了一大批科研成果，并成果地研制出了一批特种机器人；从20世纪90年代初起，我国的国民经济进入了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。

1.2研究目的与意义

工业机器人作为世界上最引人瞩目的高新技术之一，在提高效率、稳定产品质量、提升企业竞争力方面，有着无可替代的作用。很多国家己经将工业机器人技术的发展列入发展计划，中国也在《中国制造2025规划纲要》中明确提出加快工业机器人等智能制造装备的发展。自从第一台工业机器人诞生以来，发展迅速，现已成为柔性制造系统（FMS），自动化机器人（FA），计算机集成制造系统（CIMS）的自动化工具。广泛的采用工业机器人，不仅可以提高产品的质量与生产效率，而且可以保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高生产效率，节约材料消耗降低生产成本，对生产有十分重要的意义。和计算机，网络技术以及移动通信一样，工业机器人的广泛应用日益改变着人类的生产生活方式。^[17][18]

20世纪70年代的后期，安川公司研制出第一台全自动的工业机器人，而此前的工业机器人基本采用液压驱动。与液压驱动相比，采用伺服电机的工业机器人在响应速度，精度，灵活性等方面，都有很大的提高，因此逐步替代了液压驱动的机器人成为工业机器人驱动方式的主流。在此进程中，谐波减速器，RV减速器等高性能减速机构的发展也功不可没。近年来，交流伺服驱动已经逐步取代传统的直流伺服结构，直线电机等新型的驱动方式也在许多领域也有了长足发展。

机器人的动作通常是通过机器人的各个环节的驱动电动机的运动而实现的。为了是机器人完成各种复杂动作，机器人控制器需要进行大量计算并在此基础上向机器人的各个环节的驱动电动机发出必要的控制指令。随着信息技术的不断发展，CPU的计算能力有了很大的提高，机器人控制器的性能也有了很大提高，高性能机器人控制器甚至可以同时控制2 0多个关节。机器人控制性能的提高，也进一步促进了工业机器人本身性能的提高并扩大了工业机器人的应用范围。近年来，随着信息技术和网络技术的发展已经出现了多台机器人通过网络共享信息并在此基础上进行协调控制的技术趋势。^[9]

1.3国内外现状

国际市场上现在主流的十大品牌，也是行业的顶尖品牌，FANUC（发那科），那智不二越，川崎，KUKA，ABB，史陶比尔，柯马，EPSON（爱普生），Yaskawa（安川），新松等。这些品牌无一例外，都是国外的品牌。这是由于国外的工业发展基础好，发展早，概念新。^[19]

美国作为工业机器人的发源地，创造并发掘了工业机器人的价值，一直不断的研究，基础雄厚，技术先进，是世界上的机器人强国之一；日本在战后的迅速发展中，紧跟美国的步伐，也迅速发展了起来，同时，日本在不断地发展中一跃成为“工业机器人王国”，以FANUC等牵头的日本工业机器人企业，占据了当今世界的很大份额的市场，并且日本的工业机器人人保有量远超其他国家；除了日本和美国，德国和瑞士等欧洲国家，也处于领先地位，德国作为一个传统的工业国家，有着长久以来的工业优势，在近几年提出了工业4.0的概念，领先全球，开启新的工业时代。^[10]