1.1 工业机器人发展概况

1954年，美国德沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现，这就是所谓的示教再现机器人。1959年，第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新时代，之后工业机器人在发达国家得到迅速发展。

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。它是自动执行工作的机器装置，是一种靠自身动力和控制能力来实现各种功能的机器。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。工业机器人的出现是人类在利用机械推动社会发展的一个里程碑。在现代化工厂中，由工业机器人组成的自动化生产线生产成套设备已成为现代加工制造业的主流。汽车行业、电子电器行业、工程机械行业等正以极快的速度大量使用工业机器人。如图1-1所示为一种焊接工业机器人的外形图。有了工业机器人的介入，保证了产品质量，提高了生产效率，同时避免了大量的工伤事故。近半个世纪工业机器人的使用实践证明：工业机器人的应用与普及是实现自动化生产、提高社会生产效率、推动企业和社会发展生产力的有效手段。

图1-1 焊接工业机器人

工业机器人的出现将人类从繁重、单一的劳动中解放出来，它还能够从事一些不适合人类甚至超越人类能力的劳动，如在强辐射、强污染的环境下作业。工业机器人技术已经广泛地进入人们的生产和生活领域。工业机器人技术集成了机械工程、电子技术、计算机技术、自动控制及人工智能等多学科的最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就，是当代科学技术发展中最活跃的领域之一，其研发、制造、应用各个环节已成为衡量一个国家科技创新和制造业水平的重要标志。近年来，美、日、德、韩等发达工业国家都将机器人作为战略性产业来重点发展，试图利用机器人技术缓解高成本劳动力所带来的压力，实现“制造业的回归”，保持其在高端制造领域的领先优势。

机器人在我国也越来越受到政府、企业、金融机构等各方面的重视。利用机器人技术提升我国制造业水平，实现从制造大国向制造强国的转变，提高人民生活质量已逐渐成为全社会共识。

工业机器人产业发展，取得国家层面的战略重视。2021年12月《“十四五”智能制造发展规划》提出，实施智能制造装备创新发展行动，研发智能立/卧式五轴加工中心、车铣复合加工中心、高精度数控磨床等工作母机；智能焊接机器人、智能移动机器人、半导体（洁净）机器人等工业机器人。2021年12月，工业和信息化部印发的《“十四五”机器人产业发展规划》，提出重点推进工业机器人等产品的研制及应用，提高性能、质量和安全性，推动产品高端化智能化发展，同时开展工业机器人创新产品发展行动，完善《工业机器人行业规范条件》，加大实施和采信力度。

随着我国5G、大数据、云计算和AI技术的不断融合，未来工业机器人将实现更多的功能，助力工业机器人朝智能化、网联化方向进一步转型升级。同时，运动控制、高性能伺服驱动、高精密减速器等关键技术和部件加快突破，使得我国工业机器人整机功能和性能显著增强。预计智能机器人和工业云平台将成为工业机器人产业重要赛道，不断推动工业机器人品牌国产化、智能化、高端化发展，我国工业机器人行业规模将不断扩大。

目前，汽车行业是国内工业机器人最主要的下游应用市场，但随着中国制造转型升级，未来3C、半导体、新能源、物流仓储、智能家居等领域的机器人应用需求将呈现较快增长，同时也将拓展到其他新兴领域，预计将会推动工业机器人的需求多元化和市场扩容，从而进一步促进行业发展。

虽然机器人问世已有几十年，但目前关于机器人仍然没有一个统一、严格、准确的定义。

我国将工业机器人定义为：一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器。

国际标准化组织（ISO）定义为：工业机器人是一种能自动控制，可重复编程，多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具来完成各种作业。

一般来说，机器人应该具有以下3个特征。

1）拟人功能。机器人是模仿人或动物肢体动作的机器，能像人那样使用工具。因此，数控机床和汽车不是机器人。

2）可编程。机器人具有智力或具有感觉与识别能力，可随工作环境变化的需要而再编程。一般的电动玩具没有感觉和识别能力，不能再编程，因此不能称为真正的机器人。

3）通用性。一般机器人在执行不同作业任务时，具有较好的通用性。比如，通过更换机器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可执行不同的任务。