工业机器人

工业机器人

工业机器人（ Industrial robot，IR）是用于工业生产环境的机器人总称。我国的GBT12643－2013标准参照lsO（国际标准化组织（）、RLA（美国机器人协会）的相关标准，将其定义为：工业机器人是一种“能够自动定位控制，可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机，能搬运材料、零件或操持工具，用于完成各种作业”。

用工业机器人替代人工操作，不仅可保障人身安全、改善劳动环境、减轻劳动强度、提高劳动生产率，而且还能够起到提高产品质量、节约原材料消耗及降低生产成本等多方面作用，因而，它在工业生产各领域的应用也越来越广泛。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。该机器人采

用液压驱动的球面坐标（ Polar coordinate）轴控制，具有水平回转、上下摆动和手臂伸缩3

个自由度，可用于点对点搬运。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，机器人

承担了压铸件叠放等部分工序。

1962年：美国AMF公司（机床与铸造公司）研发了首台柱面坐标（ Cylindrical

carlnale）工业机器人 Persatuan。该机器人具有水平回转、上下移动和手臂伸缩3个自由度，可用于固定轨迹移动和点对点搬运，并被用于福特汽车厂。1968年： Animation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。同年，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。1969年：美国GM（通用汽车）公司在汽车生产线上装备了首台点焊机器人，使90％的车身焊接任务实现了自动化。同年，瑞典的ASEA公司（阿西亚公司，现为ABB集团）研制出首台喷涂机器人，并在挪威投入使用；日本的NACHⅡ1（不二越）公司也开始进入工业机器人研发生产领域。1972年：日本 KAWASAKI（川崎）公司研制出了日本首台工业机器人“ Kawasaki

Unimate2000”。1973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，该机器人能识别模具上的螺栓位置，并可通过模具运动实现螺栓拧紧、松开等操

作。同年，德国KUKA（库卡）公司研制出了世界首台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）。同年，瑞典的ASEA公

司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，该机器人可用于钢管

的打磨、抛光和上蜡同年，日本 KAWASAKI（川崎）公司在美国引进的 Unimate机器人基础上，研制出了

世界首台用于摩托车车身焊接的弧焊机器人；此外，川崎公司还研制出了带接触传感器和力

传感器的机器人Hi－T－Hand，它可对间隙为0．01mm的零件，进行每秒1次的插入操作。当年，全球最著名的数控系统（CNC）生产商日本 FANUC（发那科）公司开始研发、

制造工业机器人。1975年：意大利 Olivetti（奥利维蒂，著名的打印机生产商）公司研制出了用于部件组

装的直角坐标（ Cartesian coordinate）装配机器人 Olivetti sigam。1977年：日本 YASKAWA（安川）公司开始工业机器人研发生产，并研制出了日本首

台采用全电气驱动的机器人 MOTOMAN－L10（ MOTOMAN1号）1978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）可编程通用装配机器人PUMA（ Programmable universal manipu

lator 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 am，平面关节型机器人）。

同年，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RE5。

1979年：日本NACH（不二越）公司研制出了世界首台电机驱动多关节焊接机器人1981年：美国 par systems公司研制出了世界首台直角坐标（ Cartesian coordinate）龙门式机器人

1983年：日本 DAIHE（大阪变压器集团 Osaka transformer co．，Ltd所属，国内称OTC或欧希地）公司研发了世界首台具有示教编程功能的焊接机器人。同年，美国著名的 Westinghouse electric corporation（西屋电气公司，又译威斯汀豪斯公司）并购了 Unimation公司，随后，又将其并入了瑞士 Staubli（史陶比尔）公司。

1984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1988年：总部位于瑞典的ASEA公司和总部位于瑞士的 Brown． Boveri＆Co．，Ld（布朗勃法瑞，即BBC）公司合并，成立了集团总部位于瑞士苏黎世的ABB公司。

1991年：日本 DAIHE（欧希地）公司研发了世界首个多工业机器人协同作业的夹具焊接系统。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。1998年：ABB公司在 Delta机器人的基础上，研制出了 Flex picker柔性手指，该机器人装备有识别物体的图像处理系统，每分钟能够拾取120个物体。同时，

还研发了 Robot studio机器人离线编程和仿真软件。2004年：日本 YASKAWA（安川）公司推出了NX100机器人控制系统，该系统最大可控制4通道、38轴。2005年：日本 YASKAWA（安川）公司推出了新一代、双腕7轴工业机器人。2006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WiTP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。2009年：ABB公司研制出全球精度最高、速度最快的6轴小型机器人IRB120。2011年：ABB公司研制出全球最快码垛机器人IRB460。2013年：日本NACHⅡl（不二越）公司研制出了世界最快的轻量机器人MZ07。同年， Google公司开始大规模并购机器人公司，至今已相继并购了 Autobus、 Boston

Dynamics（波士顿动力）、Bot＆ Dolly、 Deeping（英）、 Hoomei、 Industrial perception、

Meka、 Redwood robotics、 Schaft（日）、 Nest labs、 Spree、 Savior等多家公司。2014年：ABB公司研制出世界上首台真正实现人机协作的机器人YuMi。同年，德国REIS（徕斯）公司并入KUKA（库卡）公司。

1． KAWASAKI（川崎）公司

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，集团公司以川崎重工业株式会社（ KAWASAKI）为核心，下辖有车辆、航空宇宙、燃气轮机、机械、通用机、船舶等公司和部门及上百家分公司和企业。 KAWASAKI（川崎）公司的业务范围涵盖航空、航天、军事、电力、铁路、造船、工程机械、钢结构、发动机、摩托车、机器人等众多领域，产品代表了日本科技的先进水平

KAWASAKI（川崎）公司的主营业务为机械成套设备，产品包括飞机（特别是直升飞

工业机器人M几门到回用机）、坦克、桥梁、电气机车及火力发电、金属冶炼设备等。日本第一台蒸汽机车、东京的山手线、中央线和新干线的电气机车等大都由 KAWASAKI（川川崎）公司制造，显示了该公司在装备制造业的强劲实力 KA MASAKI（川崎）公司是日本仅次于三菱重工的著名军工企业，是日本自卫队飞机和潜艇的主要生产商。日本第一艘潜艇、“榛名”号战列舰、“加贺”号航空母舰、“飞燕”战斗机、“五式”战斗机式”运输机等著名军用产品也都由 KAWASAKI（川崎）公司参与建造。 KAWASAKI（川崎）公司同时也是世界著名的摩托车和体育运动器材生产厂家。KA SASAKI（川崎）公司的摩托车产品主要为运动车、赛车、越野赛车、美式车及四轮全地形摩托车等高档车，它是世界首家批量生产DOHC并列四缸式发动机摩托车的厂家，所生产的中量级摩托车曾连续四年获得世界冠军。 KAWASAKI（川崎）公司所生产的羽毛球拍是世界两大品牌之一，此外其球鞋、服装等体育运动产品也很著名。

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“ Kawasaki－ Unimation2000”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。

2． NACHI（不二越）公司NACHⅡ1（不二越）公司是日本著名的机床企业集团，其主要产品有轴承、液压元件刀具、机床、工业机器人等。NACH（不二越）公司从1925年的锯条研发起步，1928年正式成立NACH1（不二越公司。1934年，公司产品拓展到综合刀具生产；1939年开始批量生产轴承；1958年开始进入液压件生产；1969年开始研发生产机床和工业机器人。

NACH（不二越）公司的工业机器人研发始于1969年，是日本最早研发生产和世界著名的工业机器人生产厂家之一，其焊接机器、搬运机器人技术居世界领先水平。

3． FANUC（发那科）公司

FANUC（发那科）公司是著名的数控系统（CNC）生产厂家和全球产量较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）公司从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。

FANUC（发那科）公司的商标及工业机器人的代表性产品如图1．4－7所示，工业机器人及关键部件的研发、生产简况如下。1972年： FANUC公司正式成立。1974年：开始进入工业机器人的研发、生产领域，并从美国 GETTYS公司引进了直流伺服电机的制造技术，进行商品化与产业化生产。1977年：开始批量生产、销售 ROBOT－ MODEL工业机器人。1982年： FANUC公司和GM公司合资，在美国成立了 gm fanuc机器人公司（GM

Fanuc robotics corporation），专门从事工业机器人的研发、生产；同年，还成功研发了交流伺服电机产品。1992年： FANUC公司在美国成立了全资子公司 ge fanuc机器人公司（ ge fanuc ro

botics corporation）；同年，和我国原机械电子工业部北京机床研究所合资，成立了北京发那

科（ FANUC）机电有限公司。1997年：和上海电气集团合资，成立了上海发那科（ FANUC）机器人有限公司，成为

最早进入我国市场的国外工业机器人企业之一。2011年：成为哭

4 NANKANA（安川）公司

YANAGAWA（安川）公司成立P1915年，是全球著名的何服电机，何服驱动器、变器和工业机器人生产厂家，上要户品的技术水平居世界领先地位。

YASKAWA（安川）公司的商标及工业机器人的代表性产品如图1．4－8所示，工业机人及关键部件的研发、生产简况如下。 Y YASKAWAa）商标第7轴b）双胸、6自由度机器人C）7轴机器人图1．4－8 YASKAWA公司代表性产品1915年： YASKAWA（安川）公司正式成立。

1954年：与BBC（ Brown． Boven＆Co．，Ld）德国公司合作，开始研发直流电机产品。

1958年：发明直流伺服电机。1977年：垂直多关节工业机器人 MOTOMAN－L10研发成功，创立了 MOTOMAN工业机器人品牌。

1983年：开始产业化生产交流伺服驱动产品。

1988年：真空机器人研发成功。

1990年：带电作业机器人研发成功， MOTOMAN机器人中心成立。

1996年：北京工业机器人合资公司正式成立。

2003年： MOTOMAN机器人总销量突破10万台。

2005年：推出新一代弋双腕、7轴工业机器人，并批量生产

2006年：安川 MOTOMAN机器人总销量突破15万台，继续保持工业机器人产量全球领先地位。2008年：安川 MOTOMAN机器人总销量突破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。2014年：安川 MOTOMAN机器人总销量突破30万台。5． DAISIES（欧希地）公司 DAIHE公司为日本大阪变压器集团（ Osaka transformer co．，Ld，OTC）所属企业，因此，国内称为“欧希地（OTC）”公司。 DAIHE公司是日本著名的焊接机器人生产企业。公司自1979年起开始从事焊接机器人生产；在1983年，研发了图1．4．9b所示的具有示教编程功能的焊接机器人；在1991年，研发了图1．4－9c所示的协同作业机器人焊接系统。这些产品的研发，都对工业机器人的技术进步和行业发展起到了重大的促进作用。 DAIHE公司自2001年起开始和 NACHI（不二越）公司合作研发工业机器人。自2002年起，先后在我国成立了欧希地机电（上海）有限公司、欧希地机电（青岛）有限公司及欧希地机电（上海）有限公司广州、重庆、天津分公司，进行工业机器人产品的生产和销售。