模塊二機器人的基礎(chǔ)知識

1、工業(yè)機器人應用技術(shù),機器人的基本屬于與圖形符號,1,機器人的主要技術(shù)參數(shù),2,機器人的舉例分析,3,機器人的工作原理與應用技術(shù),4,本模塊主要介紹機器人的基礎(chǔ)知識，包括機器人的基本術(shù)語與各類圖形符號，機器人的主要技術(shù)參數(shù)等，并介紹了幾種實際產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格和機構(gòu)簡圖,學習完本模塊的內(nèi)容后，學生應熟練掌握機器人的基本術(shù)語和各類圖形符號的含義；能夠讀懂并解釋機器人技術(shù)規(guī)格書的內(nèi)容，能夠熟練繪制出機器人機構(gòu)簡圖和各種機械結(jié)構(gòu)的運動簡圖；掌握運動學和動力學的基本問題，理解機器人的位置與變量的關(guān)系，了解運動學、靜力學和動力學的一般表示方法，能用上述所學解釋機器人的位置、姿態(tài)和運動的關(guān)系,學習單元一 機器人

2、的基本術(shù)語與 圖形符號,一、機器人的基本術(shù)語,關(guān)節(jié)（joint）即運動副，是允許機器人手臂各零件之間發(fā)生相對運動的機構(gòu)，是兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生相對運動的活動連接，如圖2-1所示。A、B兩部件可以做互動連接,圖1-13 不同坐標結(jié)構(gòu)的機器人,一、機器人的基本術(shù)語,一、機器人的基本術(shù)語,一、機器人的基本術(shù)語,一、機器人的基本術(shù)語,一、機器人的基本術(shù)語,一、機器人的基本術(shù)語,連桿（link）指機器人手臂上被相鄰兩關(guān)節(jié)分開的部分，是保持各關(guān)節(jié)間固定關(guān)系的剛體，是機械連桿機構(gòu)中，兩端分別與主動和從動構(gòu)件鉸接，以傳遞運動和力的桿件。例如，在往復活塞式動力機械和壓縮機中，用連桿來連接活塞與曲柄。連桿多為鋼

3、件，其主體部分的截面多為圓形或工字形，兩端有孔，孔內(nèi)裝有青銅襯套或滾針軸承，供裝入軸銷而構(gòu)成鉸接。 連桿是機器人中的重要部件，它連接著關(guān)節(jié)，其作用是將一種運動形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N運動形式，并把作用在主動構(gòu)件上的力傳給從動構(gòu)件，以輸出功率,一、機器人的基本術(shù)語,剛度（stiffness）是機器人機身或臂部在外力作用下抵抗變形的能力。它是用外力和在外力作用方向上的變形量（位移）之比來度量的。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件載荷與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。剛度的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。剛度可分為靜剛度和動剛度。 在任何力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體稱為剛體(rigid b

4、ody)。在物理學中，理想的剛體是一個固體的、尺寸值有限的、形變可以被忽略的物體。不論是否受力，在剛體內(nèi)任意兩點間的距離都不會改變。在運動中，剛體上任意條直線在各個時刻的位置都保持平行,一、機器人的基本術(shù)語,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,二、機器人的圖形符號體系,三、機器人的圖形符號表示,機器人的機構(gòu)簡圖是描述機器人組成機構(gòu)的直觀圖形表達形式，可以將機器人的各個運動部件用簡便的符號和圖形表達出來，此圖可用上述圖形符號體系中的文字與代號表示,圖2

5、-2 4種坐標機器人的機構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,由圖可見，機構(gòu)運動示意圖可以簡化為機構(gòu)運動原理圖，以明確主要因素,圖2-3 PUMA-262機器人的機構(gòu)運動示意圖和機構(gòu)運動原理圖,三、機器人的圖形符號表示,三、機器人的圖形符號表示,圖2-4 PUMA-262機器人的傳動原理圖,三、機器人的圖形符號表示,該四自由度機器人結(jié)構(gòu)簡單，有3個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)、1個螺紋移動關(guān)節(jié)。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-5所示,圖2-5 KR5 SCARA的結(jié)構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,ABB、FUNAC、KUKA的大多數(shù)產(chǎn)品均為六自由度機器人，MOTOMAN也有六自由度產(chǎn)品，它們的關(guān)節(jié)分布比較類似，多采用安川交流驅(qū)動

6、電動機。其中，ABB公司的IRB 2400產(chǎn)品是全球銷量最大的型號之一，已安裝20 000套,圖2-6 IRB 2400的結(jié)構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,ABB、FUNAC、KUKA的大多數(shù)產(chǎn)品均為六自由度機器人，MOTOMAN也有六自由度產(chǎn)品，它們的關(guān)節(jié)分布比較類似，多采用安川交流驅(qū)動電動機。其中，ABB公司的IRB 2400產(chǎn)品是全球銷量最大的型號之一，已安裝20 000套,圖2-7 R2000iB的結(jié)構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,MOTOMAN的IA20是七自由度機器人，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-8所示,圖2-8 IA20的結(jié)構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,MOTOMAN的DIA10產(chǎn)

7、品的結(jié)構(gòu)較為復雜，有15個自由度，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-9所示,圖2-9 DIA10的結(jié)構(gòu)簡圖,三、機器人的圖形符號表示,學習單元二 機器人的主要技術(shù)參數(shù),一、自由度,自由度是指描述物體運動所需要的獨立坐標數(shù)。機器人的自由度是指機器人所具有的獨立坐標軸運動的數(shù)目，其中不包括手爪（末端執(zhí)行器）的開合自由度。機器人的自由度反映機器人動作靈活的尺度，一般以軸的直線移動、擺動或旋轉(zhuǎn)動作的數(shù)目來表示,如圖2-10所示的機器人，臂部在xO1y面內(nèi)有3個獨立運動升降（L1）、伸縮（L2）和轉(zhuǎn)動（1），腕部在xO1y面內(nèi)有一個獨立的運動轉(zhuǎn)動（2）。機器人手部位置需要一個獨立變量手部繞自身軸線O3C的旋轉(zhuǎn)3。這種用

8、來確定手部相對于機身（其他參照系統(tǒng)）位置的獨立變化的參數(shù)（L1、L2、1、2、3）即為機器人的自由度,二、機器人的歷史與發(fā)展,圖2-10 五自由度機器人簡圖,二、機器人的分類,二、機器人的歷史與發(fā)展,二、機器人的分類,二、工作空間,二、工作空間,不同廠家對工作速度規(guī)定的內(nèi)容也有所不同，有的廠家定義工作速度為工業(yè)機器人主要自由度上最大的穩(wěn)定速度；有的廠家定義工作速度為手臂末端最大的合成速度，通常在技術(shù)參數(shù)中加以說明。一般來說，工作速度是指機器人在工作載荷條件下、勻速運動過程中，機械接口中心或工具中心點在單位時間內(nèi)所移動的距離或轉(zhuǎn)動的角度。 顯而易見，工作速度越高，工作效率就越高。但是，工作速度越

9、高，就要花費越多的時間去升速或降速，對工業(yè)機器人最大加速度變化率及最大減速度變化率的要求也越高,三、工作速度,在使用或設(shè)計機器人時，確定機器人手臂的最大行程后，根據(jù)循環(huán)時間安排每個動作的時間，并確定各動作是同時進行還是順序進行，這樣就可以確定各動作的運動速度。分配各動作的時間除考慮工藝動作要求外，還要考慮慣性和行程大小、驅(qū)動和控制方式、定位和精度要求。 為了提高生產(chǎn)率，要求縮短整個運動循環(huán)時間。運動循環(huán)包括加速起動、等速運行和減速制動3個過程。過大的加(減)速度會導致慣性力加大，影響動作的平穩(wěn)和精度。為了保證定位精度，加減速過程往往占用較長時間,三、工作速度,四、工作載荷,負載大小主要考慮機器

10、人各運動軸上所受的力和力矩。承載能力不僅決定于負載的重量、機器人末端執(zhí)行器的重量，即手部的重量、抓取工件的重量，而且與機器人運行的速度和加速度的大小和方向，即由運動速度變化而產(chǎn)生的慣性力和慣性力矩有關(guān)。 一般機器人在低速運行時承載能力大，為安全考慮，規(guī)定在高速運行時所能抓取的工件重量作為承載能力指標，即承載能力這一技術(shù)指標是指高速運行時的承載能力。目前使用的工業(yè)機器人，其承載能力范圍較大，最大可達1 000 kg,二、機器人的歷史與發(fā)展,五、分辨率,編程分辨率是指程序中可以設(shè)定的最小距離單位，又稱為基準分辨率。例如，當電動機旋轉(zhuǎn)0.1，機器人腕點(手臂尖端點)移動的直線距離為0.01 mm時，

11、其基準分辨率為 0.01 mm。 控制分辨率是位置反饋回路能夠檢測到的最小位移量。例如，若每周（轉(zhuǎn)）1 000個脈沖的增量式編碼盤與電動機同軸安裝，則電動機每旋轉(zhuǎn)0.36(360，1 000 r/min)，編碼盤就發(fā)出一個脈沖，0.36以下的角度變化無法檢測，則該系統(tǒng)的控制分辨率為0.36。顯然，當編程分辨率與控制分辨率相等時，系統(tǒng)性能最高,五、分辨率,六、精度,2) 控制算法誤差主要指算法能否得到直接解和算法在計算機內(nèi)的運算字長所造成的比特(bit)誤差。因為16位以上CPU進行浮點運算時，精度可達到82位以上，所以比特誤差與機構(gòu)誤差相比基本可以忽略不計。 (3) 分辨率系統(tǒng)誤差可取1/2基

12、準分辨率，其理由是基準分辨率以下的變位既無法編程又無法檢測。機器人的精度可認為是1/2基準分辨率與機械誤差之和，即 機器人的精度=1/2基準分辨率+機械誤差 若能夠做到使機械的綜合誤差達到1/2基準分辨率，則精度等于分辨率。但是，就目前的科技水平而言，除納米領(lǐng)域的機構(gòu)以外，工業(yè)機器人尚難以實現(xiàn),六、精度,重復定位精度是指在相同的運動位置命令下，機器人連續(xù)若干次運動軌跡之間的誤差度量。若機器人重復執(zhí)行某位置給定指令，它每次走過的距離并不相同，而是在一平均值附近變化，則該平均值代表精度，而變化的幅度代表重復定位精度。因此，重復定位精度是關(guān)于精度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。 任何一臺機器人即使在同一環(huán)境、同一條件、

13、同一動作、同一命令之下，每一次動作的位置也不可能完全一致。例如，對某一個型號的機器人的測試結(jié)果為：在20 mm/s、200 mm/s的速度下分別重復10次，其重復定位精度為0.4 mm，如圖2-11所示，則重復定位精度為 0.2 mm，指所有的動作位置停止點均在以平均值位置為中心的0.2 mm范圍內(nèi),七、重復定位精度,圖2-11 重復定位精度,七、重復定位精度,七、重復定位精度,七、重復定位精度,圖2-12 精度和重復定位精度測試的典型情況,精度、重復定位精度和分辨率都用來表示機器人手部的定位能力。工業(yè)機器人的精度、重復定位精度和分辨率要求是根據(jù)其使用要求來確定的。機器人本身所能達到的精度取決

14、于機器人結(jié)構(gòu)的剛度、運動速度控制和驅(qū)動方式、定位和緩沖等因素。由于機器人有轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，回轉(zhuǎn)半徑不同時其直線分辨率是變化的，因而造成了機器人的精度難以確定。由于精度一般較難測定，通常工業(yè)機器人只給出重復精度,七、重復定位精度,八、其他參數(shù),安裝方式是指機器人本體安裝的工作場合的形式，通常有地面安裝、架裝、吊裝等形式,驅(qū)動方式是指關(guān)節(jié)執(zhí)行器的動力源形式，通常有氣動、液壓、電動等形式,控制方式是指機器人用于控制軸的方式，是伺服還是非伺服，伺服控制方式是實現(xiàn)連續(xù)軌跡還是點到點的運動,八、其他參數(shù),環(huán)境參數(shù)是指機器人在運輸、存儲和工作時需要提供的環(huán)境條件，如溫度、濕度、振動、防護等級和防爆等級等,本體質(zhì)量

15、是指機器人在不加任何負載時本體的重量，用于估,動力源容量是指機器人動力源的規(guī)格和消耗功率的大小，如氣壓的大小和耗氣量、液壓高低、電壓形式與大小、消耗功率等,學習單元三 機器人的舉例分析,一、直角坐標型機器人分析,1）XYC4-G系列直角坐標型機器人適用于小型工作空間的緊湊尺寸。利用扁平電纜實現(xiàn)該級別內(nèi)的最小尺寸，此種型號機器人適用于較小空間，可利用其建立較小的設(shè)備。 （2）寬泛的變化。XYC4-G系列機器人直角坐標型左臂類型、右臂類型，且有48種行程，針對用戶需要可以有多種選擇,一、直角坐標型機器人分析,3）利用高強度滑動單元可獲得最大負載。高強度滑動單元和大功率交流伺服電動機可使機械手搬動重

16、達10 kg的物體，適用于搬運重物或使用雙手的情況。 （4）大功率或低功率兩種驅(qū)動功率模式。通過控制電流，用戶可以用大功率模式執(zhí)行高速或重載任務，而用低功率模式執(zhí)行精細任務。 （5）標準配置。該設(shè)備包括6套空氣管線系統(tǒng)，10個信號閥和電磁閥,一、直角坐標型機器人分析,圖2-13 XYC4-G系列直角坐標型機器人的外形,一、直角坐標型機器人分析,圖2-14 XYC4-G系列直角坐標型機器人的工作范圍,一、直角坐標型機器人分析,一、直角坐標型機器人分析,美國Unimation公司的Versatran系列圓柱坐標型機器人的結(jié)構(gòu)簡圖如圖2-15(a)所示，它是一臺持重30 kg，供搬運、檢測、裝配用的

17、圓柱坐標型工業(yè)機器人。這臺機器人的主要技術(shù)指標如下。 (1)自由度。該機器人共有3個基本關(guān)節(jié)1、2、3和兩個選用關(guān)節(jié)4、5。 (2)該機器人的工作范圍如圖2-15（b）所示,二、圓柱坐標型機器人分析,二、圓柱坐標型機器人分析,圖2-15 美國Unimation公司的Versatran系列圓柱坐標型機器人,3)該機器人的關(guān)節(jié)移動范圍及速度如表2-7所示。 (4)重復定位誤差：0.05 mm。 (5)控制方式：五軸同時可控，點位控制。 (6)持重（最大伸長、最高速度下）：30 kg。 (7)驅(qū)動方式：3個基本關(guān)節(jié)由交流伺服電動機驅(qū)動，并采用增量式角位移檢測裝置,二、圓柱坐標型機器人分析,激光切割機

18、器人有CO2氣體激光切割機器人和YAG固體激光切割機器人。通常激光切割機器人既可進行切割又能用于焊接,三、極坐標型機器人分析,圖2-16 L-1000型CO2氣體激光切割機器人的結(jié)構(gòu)簡圖,L-1000型CO2氣體激光切割機器人是極坐標式5軸控制機器人，配用C1000C3000型激光器。光束經(jīng)由設(shè)置在機器人手臂內(nèi)的4個反射鏡傳送，聚焦后從噴嘴射出。反射鏡用銅制成，表面經(jīng)過反射處理，使光束傳遞損失不超過0.8%，且焦點的位置精度較高。 為了防止反射鏡受到污損，光路完全不與外界接觸，同時還在光路內(nèi)充入經(jīng)過濾器過濾的潔凈空氣，并具有一定的壓力，從而防止周圍的灰塵進入,三、極坐標型機器人分析,三、極坐標

19、型機器人分析,三、極坐標型機器人分析,三、極坐標型機器人分析,四、多關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,四、多關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,四、多關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,適用領(lǐng)域：搬運與裝卸，包裝及揀選，釬焊、涂漆、表面處理、涂膠水和密封材料，安裝、固定塑料加工設(shè)備，置入、裝夾、操作其他機床，測量、檢測或檢驗,五、平面關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,五、平面關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,五、平面關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,五、平面關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,五、平面關(guān)節(jié)坐標型機器人分析,圖2-19 ADT-6004G300-5機器人本體的外形尺寸與動作范圍,學習單元四 機器人的工作原理 與應用技術(shù),一、機器人的結(jié)構(gòu)及工作原理,圖2-20 工業(yè)機器

20、人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),1）機械手總成。機械手總成是機器人的執(zhí)行機構(gòu)，它由驅(qū)動器、傳動機構(gòu)、手臂、末端執(zhí)行器及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務是精確地保證末端執(zhí)行器所要求的位置、姿態(tài)，并實現(xiàn)其運動。 （2）控制器?？刂破魇菣C器人的神經(jīng)中樞。它由計算機硬件、軟件和一些專用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、機器人專用語言、機器人運動學和動力學軟件、機器人控制軟件、機器人自診斷和自保護功能軟件等，它處理機器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。 （3）示教系統(tǒng)。示教系統(tǒng)是機器人與人的交互接口，在示教過程中它將控制機器人的全部動作，并將其全部信息送入控制器的存儲器中，示教系統(tǒng)實質(zhì)上是一個專用的智能終端,一、機器人

21、的結(jié)構(gòu)及工作原理,一、機器人的結(jié)構(gòu)及工作原理,一、機器人的結(jié)構(gòu)及工作原理,一、機器人的結(jié)構(gòu)及工作原理,當一臺機器人機械手的動態(tài)運動方程已給定，它的控制目的就是按預定性能要求保持機械手的動態(tài)響應。但是由于機器人機械手的慣性力、耦合反應力和重力負載都隨運動空間的變化而變化，因此要對它進行高精度、高速度、高動態(tài)品質(zhì)的控制是相當復雜而困難的。 目前工業(yè)機器人上采用的控制方法是把機械手上每一個關(guān)節(jié)都當作一個單獨的伺服機構(gòu)，即把一個非線性的、關(guān)節(jié)間耦合的變負載系統(tǒng)簡化為線性的非耦合單獨系統(tǒng),一、機器人的結(jié)構(gòu)及工作原理,二、機器人的應用技術(shù),機器人技術(shù)是集機械工程學、計算機科學、控制工程、電子技術(shù)、傳感器技

22、術(shù)、人工智能、仿生學等學科為一體的綜合技術(shù)，它是多學科科技革命的必然結(jié)果。每一臺機器人都是一個知識密集和技術(shù)密集的高科技機電一體化產(chǎn)品,二、機器人的應用技術(shù),圖2-21 機器人與外部的關(guān)系,1）傳感器技術(shù)：得到與人類感覺機能相似的傳感器技術(shù)。 （2）人工智能計算機科學：得到與人類智能或控制機能相似能力的人工智能或計算機科學。 （3）假肢技術(shù)。 （4）工業(yè)機器人技術(shù)：把人類作業(yè)技能具體化的工業(yè)機器人技術(shù)。 （5）移動機械技術(shù)：實現(xiàn)動物行走機能的行走技術(shù)。 （6）生物功能：以實現(xiàn)生物機能為目的的生物學技術(shù),二、機器人的應用技術(shù),空間機構(gòu)在機器人中的應用體現(xiàn)在機器人機身和臂部機構(gòu)的設(shè)計、機器人手部機

23、構(gòu)的設(shè)計、機器人行走機構(gòu)的設(shè)計和機器人關(guān)節(jié)部機構(gòu)的設(shè)計上,二、機器人的應用技術(shù),機器人的執(zhí)行機構(gòu)實際上是一個多剛體系統(tǒng)，研究要涉及組成這一系統(tǒng)的各桿件之間及系統(tǒng)與對象之間的相互關(guān)系，需要一種有效的數(shù)學描述方法,二、機器人的應用技術(shù),二、機器人的應用技術(shù),機器人是一個復雜的動力學系統(tǒng)，要研究和控制這個系統(tǒng)，首先要建立它的動力學方程。動力學方程是指作用于機器人各機構(gòu)的力或力矩與其位置、速度、加速度關(guān)系的方程式,二、機器人的應用技術(shù),二、機器人的應用技術(shù),二、機器人的應用技術(shù),機器人編程語言是機器人和用戶的軟件接口，編程的功能決定了機器人的適應性和給用戶的方便性。機器人編程與傳統(tǒng)的計算機編程不同，機

24、器人操作的對象是各類三維物體，其運動在一個復雜的空間環(huán)境，還要監(jiān)視和處理傳感器信息。因此，機器人編程語言主要有面向機器人的編程語言和面向任務的編程語言兩類。面向機器人的編程語言的主要特點是其可以描述機器人的動作序列，每一條語句大約相當于機器人的一個動作。面向任務的編程語言允許用戶發(fā)出直接命令，以控制機器人去完成一個具體的任務，而不需要說明機器人需要采取的每一個動作的細節(jié),二、機器人的應用技術(shù),當今機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、多種感覺能力及對作業(yè)環(huán)境的較強自適應能力方面發(fā)展。美國某公司已成功地將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)裝到芯片上，其分析速度比普通計算機快千萬倍，可更快、更好地完成語言識別、圖像處理等工作。

25、 目前，對全球機器人技術(shù)發(fā)展最有影響力的國家是美國和日本。美國在機器人技術(shù)的綜合研究水平上仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的機器人在數(shù)量、種類方面居世界首位。機器人技術(shù)的發(fā)展推動了機器人學的建立，許多國家成立了機器人協(xié)會，美國、日本、英國、瑞典等國家設(shè)立了機器人學學位,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,20世紀70年代以來，許多大學開設(shè)了機器人課程，開展了機器人學的研究工作，如美國的麻省理工學院、斯坦福大學、康奈爾大學、加州大學等都是研究機器人學富有成果的著名學府。隨著機器人學的發(fā)展，相關(guān)的國際學術(shù)交流活動也日漸增多，目前最有影響力的國際會議是IEEE每年舉行的機器人學及自動化國際會議，此外還有國際工業(yè)機器

26、人會議(ISIR)和國際工業(yè)機器人技術(shù)會議（CIRT）等。 目前，世界上機器人總數(shù)最多的國家是日本，占世界機器人總數(shù)的一半以上。歐洲約占20%，美國約占10,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,北美機器人工業(yè)協(xié)會在2014年年初的報告中指出，2013年汽車行業(yè)仍然是北美機器人最大的應用市場，但出貨量基本與2012年持平，而機器人在非汽車市場的出貨量卻猛增31%。在非汽車行業(yè)中，生命科學、制藥、生物醫(yī)藥領(lǐng)域出貨量增幅高達142%，食品及消費品市場漲幅達61%，塑料和橡膠行業(yè)漲幅為36%。2013年，來自非汽車市場的機器人訂單同比增長了22%，對工業(yè)機器人行業(yè)而言，這是一個積極的信

27、號。 2013年11月，國際機器人聯(lián)合會曾發(fā)布報告稱，中國已成為世界上增長最快的工業(yè)機器人市場，并預言中國或在2016年成為全球最大的機器人市場。也有美國媒體指出，機器人時代將很快來臨，并將引領(lǐng)一場工業(yè)革命,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,我國的機器人市場已成為全球增長最快的市場。2010年市場銷量為14 980臺，2011年達到22 577臺，同比增長50.7%， 2012年銷量達到26 902臺，同比增長19.2%。20082012年，國內(nèi)機器人銷量復合增長率達到28%，而同期世界機器人市場銷量復合增長率為10%。 2012年，國內(nèi)機器人安裝量已占到當年全球安裝量的14.6%。國際機器人聯(lián)合會(

28、IFR)預測，到2015年，中國機器人市場需求總量將達3.5萬臺，占全球銷量比重的 16.9,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,未來我國機器人市場仍有很大的發(fā)展空間。截至2012年年底，國內(nèi)工業(yè)機器人累計安裝量已超過10萬臺，占全世界正在服役的工業(yè)機器人總量的8%左右。目前，我國制造業(yè)總產(chǎn)值占全球的比重已接近20%，機器人的普及率仍有很大的上升空間。 從制造業(yè)使用機器人密度的指標來看，我國每萬名工人擁有機器人的數(shù)量僅為25臺（按照制造業(yè)4 000萬名工人估算），而在發(fā)達國家，這一指標普遍在50臺以上。國內(nèi)制造業(yè)的自動化水平與發(fā)達國家差距很大。從機器人行業(yè)占機床行業(yè)產(chǎn)值的比例來看，2010年我國機器人行

29、業(yè)銷售額達到93.1億元，僅占當年機床行業(yè)總產(chǎn)值的2%左右，顯示國內(nèi)加工制造領(lǐng)域的自動化水平仍偏低。假設(shè)未來5年我國機器人使用密度達到50臺萬人的水平，則國內(nèi)機器人銷量復合增速將達到30,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,按照提供產(chǎn)品的差異區(qū)分，行業(yè)內(nèi)企業(yè)可分為單元產(chǎn)品供應商和系統(tǒng)集成商兩類。工業(yè)機器人的下游應用領(lǐng)域廣泛，需求千差萬別，而機器人商業(yè)化的前提是產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；?。單元產(chǎn)品供應商負責生產(chǎn)機器人本體，產(chǎn)品具有較高開放性，標準化程度高，可批量化生產(chǎn)。系統(tǒng)集成商則根據(jù)下游客戶的需要，將單元產(chǎn)品組成可實現(xiàn)的生產(chǎn)系統(tǒng)，起著供需雙方橋梁的作用。單元產(chǎn)品是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，系統(tǒng)集成商是機器人商業(yè)化、大規(guī)

30、模普及的關(guān)鍵。從國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈來看，機器人單元產(chǎn)品由于技術(shù)壁壘較高，處于金字塔頂端，屬于賣方市場。系統(tǒng)集成商的壁壘相對較低，與上、下游的議價能力較弱，毛利水平不高，但市場規(guī)模遠大于單元產(chǎn)品,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,目前，國內(nèi)企業(yè)與外資企業(yè)的差距仍很大。根據(jù)中國機器人網(wǎng)統(tǒng)計，2012年本土品牌機器人銷量僅為1 112臺，而獨資及合資品牌銷量高達25 790臺，市場占有率分別為4%和96%。 中國的自動化系統(tǒng)集成市場是機器人單元產(chǎn)品市場規(guī)模的10倍以上，根據(jù)工控網(wǎng)統(tǒng)計，國內(nèi)自動化產(chǎn)品市場規(guī)模2011年已達920億元，2012年已超過1 000億元。國內(nèi)自動化市場下游應用領(lǐng)域以裝備制造業(yè)為主，占比40%左右，其中機床工業(yè)是自動化產(chǎn)品的主要客戶，需求占裝備制造業(yè)總需求的1/4,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,三、機器人應用技術(shù)的現(xiàn)狀,機器人本身的技術(shù)難度降低了量產(chǎn)的可能性。像機械手這種簡單的工業(yè)機器人，因為是在室內(nèi)從事標準化生產(chǎn)，所以量產(chǎn)已經(jīng)逐步展開。但對于具備運動能力需要在室外工作的特種機器人來說，環(huán)境的復雜性及非標準化的作業(yè)流程增加了量產(chǎn)的難度。 國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展水平也是制約機器