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工业机器人发展现状与趋势 工业机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程功能的多功能操作机，这种操作机具有几个轴，能够借助可编程操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置以执行各种任务。在日本，单轴机器人同样被列入工业机器人的范畴。 工业机器人的主要支撑技术 20 世纪 80 年代以来，工业机器人技术逐渐成熟，并很快得到推广，目前已经在工业生产的许多领域得到应用。在工业机器人逐渐得到推广和普及的过程 中，下面三个方面的技术进步起着非常重要的作用。 驱动方式的改变 20 世纪 70 年代后期，日本安川电动机公司研制开发出了第一台全电动的工业机器人，而此前的工业机器人基本上采用液压驱动方式。与采用液压驱动的机器人相比，采用伺服电动机驱动的机器人在响应速度、精度、灵活性等方面都有很大提高，因此，也逐步代替了采用液压驱动的机器人，成为工业机器人驱动方式的主流。在此过程中，谐波减速器、R V 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渐代替传统的直流伺服驱动方式， 直线电动机等新型驱动方式在许多应用领域也有了长足发展。 信息处理速度的提高 机器人的动作通常是通过机器人各个关节的驱动电动机的运动而实现的。为了使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关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 20 多个关节。机器人控制器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。 传感器技术的发展 机器人技术发展初期，工业机器人只具备检测自身位置、角度和速度的内部传感器。近年来，随着信息处理技术和传感器技术的迅速发展，触觉、力觉、视觉等外部传感器已经在工业机器人中得到广泛应用。各种新型传感器的使用不但提高了工业机器人的智能程度，也进一步拓宽了工业机器人的应用范围。 工业机器人市场现状 地域分布情况 图 1 和表 1 分别给出了 2004 年全世界范围内工业机器人使用台数和分布情况。前者来源于日本经济状况统计专业公司“富士经济”公司，而后者则来源于国际机器人联合会（IFR）的统计数据。因为对工业机器人的定义不同，所以二者在数据上有所不同。但无论根据哪种统计数据都可以清楚地看出，日本的机器人保有量远远超过其他国家。这主要是因为，在人力费用和地价都很高的日本，必须通过大量采用工业机器人，才能够达到提高生产效率和国际竞争力的目的。正是因为这个原因，日本政府和企业都非常重视机器人技术的研究开发和推广应用，在工业机器人方面进行了很大投入。目前日本的工业机器人生产量占全世 界工业机器人的 70%左右，国内工业机器人保有量约为 50%，而与工业机器人相关的专利则有90%以上掌握在日本企业手中。由此也可以看出，日本是名副其实 的机器人大国。 表 2 给出了 1985 2004 年期间全球范围内工业机器人保有台数的变化情况。从该表中可以看出，日本的工业机器人保有量一直远远超过其他国家，在1985 1995 年期间有着非常快的增长速度；而相比之下，虽然欧美各国的工业机器人保有台数也一直保持上升趋势，但只是在最近 10 年左右才有了较大增长；而亚 洲其他国家的工业机器人保有数量则在最近 10 年有了非常大的增长。此外，虽然日本的工业机器人保有使用台数在数量上一直保持绝对优势，但在 1995 2000 年期间基本上没有增长，而在年期间甚至还有所下降出现上述情况的主要原因是，日本在工业生产中采用机器人后，生产效率和产品质量都有了很大提高，进而引起了大量采用工业机器人的设备投资，工业机器人的技术水平迅速提高，保有台数也迅速增长。而在 20 世纪 90 年代初，日本进入了泡沫经济破 裂后长达 10 年以上的所谓“平成不景气”阶段，设备投资被大量压缩，日本国内工业机器人的使用台数也受到影响。与此相反，看到日本在制造业中大量采用工业机器人所带来的成功后，欧美和亚洲经济比较发达的国家和地区开始在工业生产中积极采用工业机器人，所拥有的工业机器人的台数也有很大增长。但这里需要指出的是，即使在上述日本国内工业机器人保有台数有较大下降的“平成不景气”期间，日本企业生产的工业机器人在全球市场上的占有率仍然高达 70％左右。 工业机器人市场规模 表 2 和图 2 分别给出了日本富士经济公司统计的全球工业机器人市场规模和 2002 年以来的市场变化情况和预测。从这些数据中可以看出，虽然近年来工业机器人本体的价格有了较大幅度的下降 ，但因为销售台数的迅速增加，其销