1.3 工业机器人及其应用

1.3.1 技术发展简史

工业机器人自1959年问世以来，经过50多年的发展，在性能和用途等方面都有了很大的变化。现代工业机器人的结构越来越合理，控制越来越先进，功能越来越强大，应用越来越广泛。世界工业机器人的简要发展历程、重大事件和重要产品研制的简况如下。

1959年：Joseph F.Engelberger（约瑟夫·恩盖尔柏格）利用George Devol（乔治·德沃尔）的专利技术，研制出了世界上第一台真正意义上的工业机器人Unimate。

1961年：美国GM（通用汽车）公司首次将Unimate工业机器人应用于生产线。

1968年：美国斯坦福大学研制出了首台具有感知功能的第二代机器人Shakey。同年， Unimation公司将机器人的制造技术转让给了日本KAWASAKI（川崎）公司，日本开始研制、生产机器人。次年，瑞典的ASEA公司（阿西亚，现为ABB集团）研制出了首台喷涂机器人，并在挪威投入使用。

1972年：日本KAWASAKI（川崎）公司研制出了日本首台工业机器人“Kawasaki-Unimate2000”。次年，日本HITACHI（日立）公司研制出了世界首台装备有动态视觉传感器的工业机器人；而德国KUKA（库卡）公司则研制出了世界首台6轴工业机器人Famulus。

1974年：美国Cincinnati Milacron（辛辛那提·米拉克隆，著名的数控机床生产企业）公司研制出了首台微机控制的商用工业机器人Tomorrow Tool（T3）；瑞典ASEA公司（现为ABB集团）研制出了世界首台微机控制、全电气驱动的5轴涂装机器人IRB6；全球著名的数控系统（CNC）生产商—日本FANUC（发那科）公司开始研发、制造工业机器人。

1977年：日本YASKAWA（安川）公司开始工业机器人的研发和生产，并研制出了日本首台采用全电气驱动的机器人MOTOMAN-L10（MOTOMAN 1号）。次年，美国Unimate公司和GM（通用汽车）公司联合研制出了用于汽车生产线的垂直串联型（Vertical Series）可编程通用装配操作人PUMA（Programmable Universal Manipulator for Assembly）；日本山梨大学研制出了水平串联型（Horizontal Series）自动选料、装配机器人SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）；德国REIS（徕斯，现为KUKA成员）公司研制出了世界首台具有独立控制系统、用于压铸生产线的工件装卸的6轴机器人RE15。

1983年：日本DAIHEN公司（大阪变压器集团Osaka Transformer Co.,Ltd所属，国内称OTC或欧希地）研发出了世界首台具有示教编程功能的焊接机器人。次年，美国Adept Technology（娴熟技术）公司研制出了世界首台电机直接驱动、无传动齿轮和铰链的SCARA机器人Adept One。

1985年：德国KUKA（库卡）公司研制出了世界首台具有3个平移自由度和3个转动自由度的Z型6自由度机器人。

1992年：瑞士Demaurex公司研制出了世界首台采用3轴并联结构（Parallel）的包装机器人Delta。

2005年：日本YASKAWA（安川）公司推出了新一代、双腕7轴工业机器人。次年，意大利COMAU（柯马，菲亚特成员、著名的数控机床生产企业）公司推出了首款Wi TP无线示教器。

2008年：日本FANUC（发那科）公司、YASKAWA（安川）公司的工业机器人累计销量相继突破20万台，成为全球工业机器人累计销量最大的企业。次年，ABB公司研制出了全球精度最高、速度最快的6轴小型机器人IRB 120。

2013年：谷歌公司开始大规模并购机器人公司，至今已相继并购了Autofuss、Boston Dynamics（波士顿动力）、Bot & Dolly、Deep Mind（英）、Holomni、Industrial Perception、Meka、Redwood Robotics、Schaft（日）、Nest Labs、Spree、Savioke等多家公司。

2014年：ABB公司研制出了世界上首台真正实现人机协作的机器人Yu Mi。同年，德国REIS（徕斯）公司并入KUKA（库卡）公司。

1.3.2 主要产品与应用

1.主要生产企业

目前，日本和欧盟是全球工业机器人的主要生产基地，主要企业有日本的FANUC（发那科）、YASKAWA（安川）、KAWASAKI（川崎）；瑞士和瑞典的ABB，德国KUKA（库卡）、REIS（徕斯，现为KUKA成员）等，其产品在我国应用广泛。

（1）FANUC（发那科）。FANUC（发那科）是目前全球最大、最著名的数控系统（CNC）生产厂家和全球产量最大的工业机器人生产厂家，其产品的技术水平居世界领先地位。FANUC（发那科）从1956年起就开始从事数控和伺服的民间研究，1972年正式成立FANUC公司；1974年开始研发、生产工业机器人；2008年成为全球首家突破20万台工业机器人的生产企业，工业机器人总产量位居全世界第一。

（2）YASKAWA（安川）。YASKAWA（安川）公司成立于1915年，是全球著名的伺服电机、伺服驱动器、变频器和工业机器人生产厂家，其工业机器人的总产量目前名列全球前二，它也是首家进入中国的工业机器人企业。YASKAWA（安川）公司在1977年成功研发了垂直多关节工业机器人MOTOMAN-L10，创立了MOTOMAN工业机器人品牌；2003年机器人总销量突破10万台，成为当时全球工业机器人产量最大的企业之一；2008年销量突破20万台，与FANUC公司同时成为全球工业机器人总产量超20万台的企业。

（3）KAWASAKI（川崎）。KAWASAKI（川崎）公司成立于1878年，是具有悠久历史的日本著名大型企业集团，业务范围涵盖航空航天、军事、电力、铁路、造船、摩托车、机器人等众多领域，产品包括飞机、坦克、桥梁、电气机车等；它是日本仅次于三菱重工的著名军工企业，参与过多种潜艇、战列舰、航空母舰、战斗机、运输机等军用产品的建造；此外，它也是世界著名的摩托车和体育运动器材生产厂家，其摩托车、羽毛球拍等体育运动产品也是世界名牌。KAWASAKI（川崎）公司的工业机器人研发始于1968年，是日本最早研发、生产工业机器人的著名企业，曾研制出了日本首台工业机器人和全球首台用于摩托车车身焊接的弧焊机器人等标志性产品，在焊接机器人技术方面居世界领先水平。

（4）ABB。ABB（Asea Brown Boveri）集团公司是由原总部位于瑞典的ASEA（阿西亚）和总部位于瑞士的Brown.Boveri & Co., Ltd（布朗勃法瑞，简称BBC）两个具有百年历史的著名电气公司于1988年合并而成的，集团总部位于瑞士苏黎世；公司的前身ASEA公司和BBC公司都是全球著名的电力和自动化技术设备大型生产企业。ASEA公司成立于1890年，1969年研发出了全球第一台喷涂机器人，开始进入工业机器人的研发制造领域；BBC公司成立于1891年，是全球著名的高压输电设备、低压电器、电气传动设备生产企业；组建后的ABB是世界电力和自动化技术领域的领导厂商之一。ABB公司的工业机器人研发始于1969年的瑞典ASEA公司，它是全球最早从事工业机器人研发制造的企业之一，1969年研制出了全球首台喷涂机器人；ABB机器人产品规格全、产量大，是世界著名的工业机器人制造商和我国工业机器人的主要供应商。

（5）KUKA（库卡）。KUKA（库卡）公司最初的主要业务为室内及城市照明；后开始从事焊接设备、大型容器、市政车辆的研发和生产。KUKA（库卡）公司的工业机器人研发始于1973年，1995年成立了KUKA机器人有限公司；1973年研发出了世界首台6轴工业机器人FAMULUS；2014年并购德国REIS（徕斯）公司。KUKA（库卡）公司是世界著名的工业机器人制造商之一，其产品规格全、产量大，是目前我国工业机器人的主要供应商。

2.典型应用

目前，日本的工业机器人产量约占全球的50%，为世界第一；中国的工业机器人年销量约占全球总产量的1/3，年使用量位居世界第一。根据国际机器人联合会（IFR）等部门的最新统计，当前工业机器人的应用行业分布情况大致如图1.3-1所示。其中，汽车及汽车零部件制造业、电子电气工业、金属制品及加工业是工业机器人的主要应用领域。

汽车及汽车零部件制造业历来是工业机器人用量最大的行业，长期保持在工业机器人使用总量的40%以上，使用的产品以加工、装配类机器人为主，是焊接、研磨、抛光及装配、涂装机器人的主要应用领域。

电子电气（包括计算机、通信、家电、仪器仪表等）是工业机器人应用的另一主要行业，其使用量也保持在工业机器人总量的20%以上，使用的主要产品为装配、包装类机器人。金属制品及加工业的机器人用量大致在工业机器人总量的10%左右，使用的产品主要为搬运类的输送机器人和装卸机器人。建筑、化工、橡胶、塑料以及食品、饮料、药品等其他行业的机器人用量都在工业机器人总量的10%以下，橡胶、塑料、化工、建筑行业使用的机器人种类较多；食品、饮料、药品行业使用的机器人通常以加工、包装类为主。