《工业机器人技术基础 》课件-第一章 工业机器人概述

工业机器人技术及应用智能制造学院第一章工业机器人概述主讲人：刘红梅智能制造学院目录CONTENTS1.1工业机器人的定义与特征1.2工业机器人的基本组成及技术参数1.3工业机器人的分类1.4工业机器人的发展

1.1工业机器人的定义与特征01PART

ONE1.1工业机器人的定义与特征1.1.1工业机器人的定义“机器人”一词最早来源于科幻文学作品，1920年捷克作家卡雷尔·恰佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》（Rossum'sUniversalRobots），剧中公司把机器人作为工业产品大规模推向市场，像奴隶一样听从人类命令并替代人类劳动和工作。该剧于1921年首次演出后轰动欧洲，根据捷克文“Robota”（原意为“劳役、苦力”）衍生而来的“Robot”被引入英语，成为机器人的代名词。后来机器人开始从文学作品走向现实，成为工业自动化和智能制造的重要基础装备。工业机器人作为机器人家族中应用最广泛的重要成员，目前在世界范围内仍然没有一个统一、严格、准确的定义，不同国家、不同研究领域给出的定义不尽相同。当前国际关于工业机器人的定义主要来源于美国机器人工业协会（RIA）、日本工业机器人协会（JIRA）和国际标准化组织（ISO）。《罗素姆万能机器人》英文版剧本1.1工业机器人的定义与特征美国机器人工业协会将工业机器人定义为：一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置，通过可编程动作来执行各种任务，并具有编程能力的多功能操作机。日本工业机器人协会将工业机器人定义为：一种装备有记忆装置和末端执行器，能够通过自动化操作来代替人类劳动的通用机器。国际标准化组织（ISO）将工业机器人定义为：一种仿生的、能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的，能够搬运材料、工件或者夹持工具来完成各种作业的操作机。我国现行的推荐性国家标准《机器人与机器人装备

词汇》（GB/T12643—2013），沿用了国际标准组织对工业机器人的定义。随着机器人技术的不断发展与创新，工业机器人也会被赋予新的内涵，其定义也会随之发生新的变化。1.1工业机器人的定义与特征1.1.2工业机器人的特征一、具有特定的机械结构在机械结构方面工业机器人通常具有类似人的手臂或其他组织结构的多关节结构，可以实现行走、移动、旋转等功能，自由地变换姿态和调整位置，完成不同的环境下的各种任务。二、融合多学科先进技术工业机器人技术需要多学科交叉融合，需要多领域理论与先进技术的支持，包括自动控制技术、微电子技术、仿生技术、感知技术、多机协同技术、人工智能等各项先进技术。现代工业机器人不仅能根据预编程序自动执行任务，还具备记忆、感知、学习、计算、决策等不同程度的智能，提高了工业机器人对环境和复杂任务的适应能力，具有一定的智能化与自主性。三、可编程工业机器人具有可编程的特点，可以根据生产需求编写、调整和储存程序执行任务，可在调节切换不同任务，适应多种工作环境和任务要求，提高了生产效率、准确性和灵活性。四、具有通用性工业机器人具有一定的通用性，比如可通过更换末端执行器（手爪、工具等）对不同的作业对象进行操作从而完成工作任务，其通用性程度因机器人种类、制造商及应用领域不同而有所差异。1.2工业机器人的基本组成及技术参数02PART

ONE1.2工业机器人的基本组成及技术参数感知系统感知系统是工业机器人的“感知器官”，类似人的五官，负责检测和收集机器人自身状态信息（机器人的位置、姿态、速度等信息）和周围环境信息（物体位置、运动状态、距离等），转换成可处理的数据反馈给控制系统。控制系统控制系统是工业机器人的“大脑”，负责接收感知系统的信息，根据预设的程序和算法，对信息进行处理，通过向驱动系统发出指令，对机器人的运动进行控制，如运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作时间等。机械系统机械系统是工业机器人的基础结构，决定了机器人的外形及基本运动形态。机械部分通常由机座、腰部、臂部、腕部、末端执行器组成，有的工业机器人还具备行走系统。驱动系统驱动系统是工业机器人的动力来源，负责根据控制系统的指令驱动机械部分运动，实现指定操作。驱动系统通常由驱动装置和传动装置等组成，通常采用电气、液压、气压驱动方式或是几种方式的结合，根据实际需要选择合适的驱动方式。1.2工业机器人的基本组成及技术参数一、自由度工业机器人的自由度是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目，不包括手部（末端执行器）的开合自由度。工业机器人通常有多个自由度，能够在三维空间中自由移动，自由度越高，机器人的运动越灵活，越能适应各种复杂的环境和执行更加复杂的任务，但结构也就越复杂，对机器人的整体要求就越高，对机器人的刚性也会有一定影响。自由度的数量和配置取决于工业机器人的应用需求，一般在4-6之间，不同机器人类型和结构设计，自由度数量有所不同。二、分辨率工业机器人分辨率是指机器人各运动轴能实现的最小移动距离或最小转动角度，它的大小会影响机器人的精度、准确度和灵敏度。1.2工业机器人的基本组成及技术参数工业机器人的精度包括定位精度和路径精度。定位精度是指机器人在实际运行过程中，机器人的末端执行器实际到达位置与目标位置的偏差，是衡量机器人在其运动过程中到达目标位置准确度的关键指标。定位精度的提高，可以减少误差，提高工作效率和产品质量。重复定位精度是指在同一环境、条件下，相同的起始位置和移动路径下，机器人能够重复到达目标位置的能力。工业机器人的路径精度是指机器人执行运动轨迹时，机器人的末端执行器的实际路径与期望的理论路径之间的偏差，是衡量机器人在其运动过程中路径准确度的关键指标。重复路径精度是指在同一环境、条件下，相同的起始位置和指令下，机器人多次重复移动时，实际移动路径之间的偏差。1.2工业机器人的基本组成及技术参数ABB体型最小的工业机器人IRB1010，可安装在狭小的生产空间内，还能作为专用机床的一部分，重复定位和路径精度达到0.01mm，可以确保高精度高质量生产。ABBIRB1010工业机器人的精度表1-1ABBIRB1010工业机器人精度参数

IRB1010-1.5/0.37位姿重复精度，RP0.01mm重复路径精度，RT0.01mm1.2工业机器人的基本组成及技术参数四、工作范围工业机器人的工作范围又叫工作空间、作业范围等，是指工业机器人作业时，手腕参考中心（即手腕旋转中心）所能到达的空间区域，一般指未安装末端执行器时可以到达的区域。工作空间的形状和大小反映了机器人工作能力的大小，与机器人的臂长、关节角度等尺寸以及机器人的结构有关。工作范围常用图形表示。ABBIRB120工业机器人的工作范围1.2工业机器人的基本组成及技术参数五、运动速度工业机器人的运动速度是指在稳态运动时所能达到的最大速度，包括轨迹速度和关节速度。其中，轨迹速度是指机器人在运动轨迹上的最大速度。关节速度是指机器人各个关节在运动时的最大速度。工业机器人的运动速度与自身机械结构、驱动系统、控制系统等多个因素相关，也会受到任务要求和环境的影响，工业机器人的运动速度直接影响机器人的工作效率和生产能力。ABBIRB1010工业机器人运动性能轴序号最大轴速（°/s）1轴3202轴3203轴3754轴5005轴4706轴5001.2工业机器人的基本组成及技术参数六、额定负载工业机器人的额定负载也叫有效负载，是指正常作业条件下，机器人在规定性能范围内任一位置时手腕末端所能承受并有效工作的最大负载允许值。这个指标是工业机器人的重要性能参数之一，表明机器人的承载能力，直接关系到机器人的使用范围和效率。ABB工业机器人的额定负载机器人型号有效负载（kg）IRB1010-1.5/0.371.5IRB1200-5/0.95IRB1600-10/1.4510IRB2600-20/1.6520IRB5710-110/2.3110IRB6700-300/2.70300IRB7600-500/2.55500IRB8700-800/3.508001.3工业机器人的分类03PART

ONE1.3工业机器人的分类1.3.1按照拓扑结构分类根据各关节之间的拓扑结构进行分类，可将工业机器人分为串联机器人、并联机器人和混联机器人。

串联机器人是一种常见的工业机器人结构形式，机器人各连杆通过关节串联，形成一个开式运动链，驱动器驱动各关节带动连杆运动，使末端执行器实现预定位姿。

串联机器人的连杆通过关节依次连接，它们之间的运动状态会相互影响，产生耦合效应，一个部分的运动状态变化会导致其他部分和整体的运动状态发生变化。因此串联机器人通常具备较高的自由度和灵活度，可以实现复杂的姿态控制和轨迹控制；工作空间也较大，可以适应更多的工作场景；结构相对简单，易于控制与维护。串联机器人在执行任务时，末端执行器的位姿也会由于关节间耦合效应的存在而产生非线性误差。串联机器人的连杆末端自由无支撑，因而机器人的结构刚度不高。1.3工业机器人的分类串联机器人广泛应用于机械、汽车、电子、物流和仓储等各个领域，用于执行搬运、码垛、焊接、喷涂等各项任务。串联机器人的应用场景如图所示。串联机器人在汽车生产线上工作1.3工业机器人的分类二、并联机器人并联机器人是一种闭环机构，机器人一般有两个平台，平台之间由两条或两条以上独立的运动支链连接，且以并联方式驱动。并联机器人的运动平台和运动支链之间构成一个或多个闭环机构，通过改变各个支链的运动状态，使整个机构具有多个可以操作的自由度。并联机器人具备优异的刚性，负载与自重的比例可大于10，承载能力远高于串联机器人；每条运动支链变形较小，运动过程中累积误差较小，定位精度和重复定位精度较高；驱动装置的安装位置可以位于定平台上或接近定平台，运动部分重量轻，速度高，动态响应好。因此，并联机器人具有很高的刚度、稳定性和准确性，适用于需要高精度和高负载能力的任务。但并联机器人也存在工作空间小、动平台灵活度差等问题。1.3工业机器人的分类并联机器人的研究相对较晚，但由于其在高速、高精度的场合与串联机器人相比优明显势，可用于精密紧凑的应用场合，因此也广泛应用在食品、医药、电子、航天等领域，用于执行精密装配、物料的搬运、包装、分拣等各项任务。并联机器人的应用场景如图所示。并联机器人在食品加工线上工作1.3工业机器人的分类混联机器人是一种将串联结构和并联结构相结合的结构形式，在并联机构中嵌入具有多个自由度的串联机构，构成了一个复杂的混联系统。混联机器人既具有串联机器人运动空间大、控制简单、操作灵活等特性，同时又继承了并联机器人刚度大、承载能力强、高速度、高精度的特点，可用于大承载、高速度、高精度等各种工作场景，极大的扩大了工业机器人的应用范围。但混联机器人结构复杂，研发和产业化难度也较大。混联机器人作为一种新兴结构，是工业机器人的一个重要发展方向。1.3工业机器人的分类1.3.2按照坐标形式分类按照坐标形式进行分类，可将工业机器人分为直角坐标机器人、柱面坐标机器人、球面坐标机器人和多关节机器人。一、直角坐标机器人直角坐标机器人也称为笛卡尔坐标机器人，由多个（一般为3个）相互垂直的移动关节构成，，通过3个独立自由度（沿X、Y、Z轴的直线运动）确定其手部的空间位置。这种机器人的结构通常包括一个固定的基座、一根沿X轴移动的横梁、一根沿Y轴移动的臂和一个沿Z轴升降的执行器，以三个坐标轴为基础，每个轴由一个驱动器驱动，可以实现三个方向上的精确控制。直角坐标型机器人的工作空间呈现出矩形立方体的形状。1.3工业机器人的分类直角坐标机器人结构简单，采用直角坐标系进行定位和控制，定位精度高，空间轨迹易于求解；由于其直线运动的特性，动作范围相对较小，实现相同的动作空间要求时，机器人本身整体尺寸可能较大，占用空间较多，在某些复杂的三维路径规划任务中，其灵活性可能不如多关节型机器人，难以与其他机器人协调。直角坐标型机器人作为工业机器人中系统结构最为简单的一类，因其成本较低、易维护且可以根据不同情况进行灵活组装而被广泛应用于广泛应用于各领域自动化生产线完成上下料、涂胶、码垛、搬运、喷涂、检测等任务。1.3工业机器人的分类二、柱面坐标机器人柱面坐标机器人由旋转基座、垂直移动和水平移动轴构成，圆柱坐标型机器人能够实现水平方向上的定位和垂直方向上的抓取操作，具有一个回转和两个平移自由度，其工作空间呈圆柱形。这种机器人结构简单、刚性好、工作范围大、易于控制、末端执行器运动速度高，但缺点是在机器人的动作范围内，必须有沿轴线前后方向的移动空间，空间利用率较低。这种机器人结构适合于需要垂直和水平方向上精确定位的任务，主要用于重物的装卸、搬运等作业。著名的Versatran机器人就是一种典型的柱面坐标机器人。1.3工业机器人的分类三、球面坐标机器人球面坐标机器人由2个转动关节和1个移动关节构成，空间位置分别由旋转、摆动和平移3个自由度确定，能够作前后伸缩移动、在垂直平面上摆动以及绕底座在水平面上转动，工作范围为球面的一部分。其著名的Unimate就是这种类型的机器人。球面坐标机器人结构紧凑，所占空间体积相对直角坐标和柱面坐标机器人较，操作灵活，工作范围大。但运动直观性较差，运动学模型较为复杂。1.3工业机器人的分类四、多关节机器人多关节机器人由若干个关节组成，每个关节都由一个驱动器来控制其运动，可以在各个关节上进行自由度的控制。按照关节构型不同，多关节机器人又可分为垂直多关节机器人和水平多关节机器人。垂直多关节机器人是一种可以模拟人类关节结构实现各种运动的机器人，主要由基座和多个转动关节组成，一般具有3-6个自由度。这种机器人结构紧凑、动作自由度大、灵活性高、工作空间大、避障性好，动作最接近人的动作，可以实现三维空间的各种位姿，可以生成复杂形状的轨迹，完成各种复杂的工作任务，但也存在结构刚度较低、动作的绝对位置精度较低的问题。垂直多关节机器人被广泛应用在汽车制造、电子装配、食品加工等领域，完成喷漆、装配、焊接等多种作业任务。1.3工业机器人的分类水平多关节机器人一般由3个转动关节和1个移动关节构成，具有4个自由度，也可以根据用途选择2～4个自由度，动作空间为一圆柱体。水平多关节机器人的优点是在垂直方向上的刚性好，工作范围与占地比很大，使用起来很方便，能方便地实现二维平面上的动作，在装配作业中得到广泛应用。1.3工业机器人的分类1.3.3按照控制方式分类按照控制方式进行分类，可将工业机器人分为非伺服控制机器人和伺服控制机器人。伺服系统又称随动系统，是一种基于反馈控制原理的自动控制系统，它通过比较实际输出与期望输出之间的误差大小来调整控制信号，用来精确地跟随或复现某个过程。非伺服机器人按照预先编好的程序顺序进行工作，使用限位开关、制动器、插销板和定序器来控制机器人的运动。插销板用来预先规定机器人的工作顺序，且往往是可调的。定序器按照预定的正确顺序接通驱动装置的动力源。驱动装置接通动力源后，就带动机器人的手臂、腕部和手部等装置运动。当它们移动到由限位开关所规定的位置时，限位开关切换工作状态，给定序器送去一个工作任务已经完成的信号，并使终端制动器动作，切断驱动能源，使机器人停止运动。非伺服机器人工作能力比较有限。1.3工业机器人的分类伺服控制机器人把通过传感器取得的反馈信号与来自给定装置的综合信号进行比较，得到误差信号，经过放大后用于激发机器人的驱动装置，进而带动手部执行装置以一定规律运动，到达规定的位置或速度等，这是一个反馈控制系统。伺服系统的被控量可以是机器人手部执行装置的位置、速度、加速度和力等。伺服控制机器人比非伺服机器人有更强的工作能力。伺服控制机器人有更强的工作能力，但价格也更高。伺服控制机器人又可分为点位控制机器人和连续轨迹控制机器人。点位控制机器人主要进行机器人末端执行器的位置控制，主要应用与将执行器从某一位置移动到另一位置，如码垛工业机器人。而连续轨迹控制机器人主要控制机器人末端执行器的运动轨迹，可以实现空间复杂轨迹控制，如弧焊工业机器人。1.3工业机器人的分类1.3.4按照驱动方式分类一、电动机驱动电动机驱动是目前工业机器人最常用的驱动方式。采用交流伺服电机或直流无刷电机驱动，具有使用方便、控制灵活、环境污染小、高精度、高效率和高速度等特点，能够满足工业机器人的多种运动要求，适用于各种精密加工和搬运操作，如焊接、喷涂、装配和物料搬运等，但也存在运动惯量较大，需要进行感应或编码器反馈才能保证精度等不足。二、液压驱动在机器人的发展过程中，液压驱动是较早被采用的驱动方式，世界上第一台工业机器人Unimate就是液压机器人。液压驱动使用油液驱进行驱动，弥补了电动机驱动在高负载方面的不足。液压驱动具有承受大负载、平稳性好和抗干扰能力强等特点，能够实现更大的负载，在冶金、造船和钢铁等重工业领域，液压驱动的工业机器人被广泛应用。但液压驱动也存在对密封要求高、响应速度慢、污染环境、不适合在高温或低温下工作等问题。1.3工业机器人的分类三、气压驱动气压驱动以压缩空气为动力源，通过气缸、气压马达等装置实现驱动，具有结构简单、动力小、环境污染小等特点。适用于负载小、精度要求较低的场景，广泛应用于轻工业生产线上，也广泛应用于装备机器人的气动夹具。但气压驱动也存在运动稳定性较差，不易获得精准的速度和位置控制、密闭性较差等缺点。随着机器人驱动技术的快速发展，也出现了磁致伸缩驱动、形状记忆金属驱动、静电驱动、超声波电机驱动等一些新能的驱动方式。1.3工业机器人的分类1.3.5按照作业任务分类工业机器人按照其用途的不同，可以分为焊接机器人、搬运机器人、码垛机器人、喷涂机器人、装配机器人等多个类别。它们被广泛应用于各种工业领域，如汽车制造、电子制造、金属加工以及家具制造等。一、焊接机器人焊接机器人是从事焊接工作的自动化焊接设备，通过在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊枪的，使之能进行焊接，具备自动焊接、切割和熔接的功能，保证焊接过程的稳定性和一致性，可以大幅提高焊接效率、焊接质量，确保质量的稳定性，还降低了劳动强度，改善了劳动环境。焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业、电子制造、船舶制造等行业。焊接机器人进行汽车白车身焊接1.3工业机器人的分类二、搬运机器人搬运机器人是可以自动化搬运物件的工业机器人，将工件从一个位置移动到另一个指定位置，搬运机器人末端执行器通过变换工具实现不同规格工件的搬运工作。最早的搬运机器人出现在1960年的美国，Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。。搬运机器人解放了工人的劳动，减少了在搬运过程中出现的伤害事故，广泛应用于大型工件的搬运工作，如机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、集装箱等的自动搬运等。搬运机器人上下料1.3工业机器人的分类三、码垛机器人码垛机器人是一种根据预设的规则和要求，将物品按照规定的方式进行堆叠、排列的工业机器人，主要应用于物流和制造业中的货物堆垛。码垛机器人具备高速、高稳定性、适应性强以及结构简单的特点，能够提高堆垛效率和减少人力成本。在电子制造、食品加工、纸箱制造等行业，码垛机器人得到了广泛应用。码垛机器人进行纸箱码垛1.3工业机器人的分类四、喷涂机器人喷涂机器人是用于自动喷漆或其他涂料的工业机器人。喷涂机器人多采用5或6自由度关节式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有2～3个自由度，可灵活运动。有的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。喷涂机器人喷涂速度快，可实现高效、均匀的涂层施工，与工作环境恶劣、对身体伤害较大的人工涂装相比，喷涂机器人具备更高的精度和稳定性，能够提高生产效率和涂装质量，提高喷涂材料的利用率。喷涂机器人广泛应用于汽车、摩托车、自行车、零件加工、家具家电等行业，可以用于汽车车身、家电、电子、五金、塑料等的喷涂，提高喷涂效率和喷涂质量。喷涂机器人进行保险杠喷漆1.3工业机器人的分类五、装配机器人装配机器人是能够完成各种装配任务的工业机器人，它们可以快速、准确地完成各种复杂的装配工作。装配机器人具备高速、高精度和可靠性强的特点，能够大幅提高生产效率和减少错误率。装配机器人广泛应用于各个领域，主要用于汽车及其零部件、各种电器制造（包括家用电器，如电视机、录音机、洗衣机、电冰箱、吸尘器）、小型电机、计算机、玩具、机电产品及其组件的装配等方面。装配机器人进行电子产品装配1.4工业机器人的发展04PART

FOUR1.4工业机器人的发展1.4.1工业机器人的发展史一、国外工业机器人的发展史从国外的技术发展历程来看，工业机器人技术的发展经历了三个阶段。产生和初步发展阶段：1958年-1970年。工业机器人领域的第一件专利由乔治·德沃尔在1958年申请，名为可编程的操作装置。约瑟夫·恩格尔伯格对此专利很感兴趣，联合德沃尔在1959年共同制造了世界上第一台工业机器人，称之为Robot，其含义是“人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，机器人再按照事先教给它们的程序进行重复工作”，并主要用于工业生产的铸造、锻造、冲压、焊接等生产领域，特称为工业机器人。1.4工业机器人的发展技术快速进步与商业化规模运用阶段：1970年—1984年。这一时期的技术相较于此前有很大进步，工业机器人开始具有一定的感知功能和自适应能力的离线编程，可以根据作业对象的状况改变作业内容。伴随着技术的快速进步发展，这一时期的工业机器人还突出表现为商业化运用迅猛发展的特点，工业机器人的“四大家族”——库卡、ABB、安川、FANUC公司分别在1974年、1976年、1978年和1979年开始了全球专利的布局。智能机器人阶段：1985年至今。智能机器人带有多种传感器，可以将传感器得到的信息进行融合，有效地适应变化的环境，因而具有很强的自适应能力、学习能力和自治功能。.4019561956世界第一家机器人公司成立美国发明家乔治·德沃尔（GeorgeDevol）和物理学家约瑟·英格柏格（JoeEngelberger）成立了一家名为Unimation的公司，公司名字来自于两个单词“Universal”和“Animation”的缩写。.4119591959世界第一台工业机器人诞生1959年，乔治·德沃尔和约瑟·英格柏格发明了世界上第一台工业机器人，命名为Unimate（尤尼梅特），意思是“万能自动”。英格伯格负责设计机器人的“手”、“脚”、“身体”，即机器人的机械部分和完成操作部分；由德沃尔设计机器人的“头脑”、“神经系统”、“肌肉系统”，即机器人的控制装置和驱动装置。Unimate重达两吨，通过磁鼓上的一个程序来控制。它采用液压执行机构驱动，基座上有一个大机械臂，大臂可绕轴在基座上转动，大臂上又伸出一个小机械臂，它相对大臂可以伸出或缩回。小臂顶有一个腕子，可绕小臂转动，进行俯仰和侧摇。腕子前头是手，即操作器。这个机器人的功能和人手臂功能相似。Unimate的精确率达1/10000英寸。.4219611961世界第一台工业机器人应用于工业现场1961年，Unimation公司生产的世界上第一台工业机器人在美国特伦顿（新泽西州首府）的通用汽车公司安装运行。这台工业机器人用于生产汽车的门、车窗把柄、换档旋钮、灯具固定架，以及汽车内部的其他硬件等。遵照磁鼓上的程序指令，Unimate机器人4000磅重的手臂可以按次序堆叠热压铸金属件。Unimate机器人成本耗资65000美元，但unimation公司售价仅为18000美元。.4319621962世界第一台圆柱坐标型机器人诞生1962年，美国机械与铸造公司（AmericanMachineandFoundry，AMF）制造出世界上第一台圆柱坐标型工业机器人，命名为Verstran（沃尔萨特兰），意思是“万能搬动”。1962年，AMF制造的6台Verstran机器人应用于美国坎顿（Canton）的福特汽车生产厂。.4419671967欧洲安装第一台工业机器人1967年，一台Unimate机器人安装运行于瑞典的Metallverken,UppslandVäsby，这是在欧洲安装运行的第一台工业机器人。.4519691969首台点焊机器人投入使用1969年，通用汽车公司在其洛兹敦（Lordstown）装配厂安装了首台点焊机器人。Unimation机器人大大提高了生产率，90％以上的车身焊接作业可通过机器人来自动完成。只有20%－40%的传统生产厂的焊接工作由人工完成。.4619691969首台商业化应用的喷漆机器人1969年，挪威Trallfa公司提供了第一个商业化应用的喷漆机器人。在1967年挪威劳动力短缺期间曾使用机器人来喷涂独轮手推车（wheelbarrows），第一款商用喷漆机器人就由此发展而来。.4719691969日本生产出第一台工业机器人1969年，Unimation公司的工业机器人进入日本市场。Unimation公司与日本川崎重工（KawasakiHeavyIndustries）签订许可协议，生产Unimate机器人专供亚洲市场销售。川崎把开发和生产能节省劳动力的机器人和系统作为一项重要任务来完成，成为日本在工业机器人领域的先驱。1969年，川崎重工公司成功开发了Kawasaki-Unimate2000机器人，这是日本生产的第一台工业机器人。.4819701970国际机器人研讨会成立1970年，在美国芝加哥举行第一届美国工业机器人研讨会。一年以后，该研讨会升级为国际工业机器人研讨会（InternationalSymposiumonIndustrialRobots，ISIR）。举行国际工业机器人研讨会的目的是给在机器人领域的世界各地的研究人员和工程师提供一个机会以展示他们的作品，并分享自己的想法。1997年，该研讨会更名为国际机器人研讨会（InternationalSymposiumonRobotics，ISR），其中包括服务机器人的技术。目前，国际机器人研讨会（ISR）继续开展有关机器人的所有科学、技术和产业发展的会议议题。研讨会的主要目的是加强学术界和产业界的联系。现在的ISR配合国际机器人展每年举办一次，由美国、欧洲或亚洲的某个国家机器人协会主办。.4919711971世界第一个国家机器人协会成立1971年，日本机器人协会（JapaneseRobotAssociation）成立。这是世界上第一个国家机器人协会。日本机器人协会最初是一个非官方的自发组织，以开展工业机器人座谈会的形式成立。1972年，工业机器人座谈会改名为日本工业机器人协会（JapanIndustrialRobotAssociation，JIRA），1973年正式注册成立。1994年改为现名：日本机器人协会（JapaneseRobotAssociation，JARA）。日本工业机器人协会更名为日本机器人协会，是因为机器人领域的重大进展导致了对机器人需求的多样化，机器人由制造业扩展到非制造业，例如，核电站、医疗服务及福利事业，民用工程及建筑业以及海洋事业等方面。.5019721972世界第一条点焊机器人生产线1972年，意大利的菲亚特汽车公司（FIAT）和日本日产汽车公司（Nissan）安装运行了点焊机器人生产线。.5119731973世界第一台机电驱动六轴机器人面世1973年，第一台机电驱动的6轴机器人面世。德国库卡公司（KUKA）将其使用的Unimate机器人研发改造成其第一台产业机器人，命名为Famulus，这是世界上第一台机电驱动的6轴机器人。.5219731973世界第一台安装有动态视觉的工业机器人1973年，日本日立公司（Hitachi）开发出为混凝土桩行业使用的自动螺栓连接机器人。这是第一台安装有动态视觉传感器的工业机器人。它在移动的同时能够认识浇铸模具上螺栓的位置，并且和浇铸模具的移动同步，完成螺栓拧紧和拧松工作。.5319731973年，全世界在运行中的工业机器人数量达到3000台。3000.5419741974世界第一台小型计算机控制的工业机器人1974年，第一台小型计算机控制的工业机器人走向市场。1974年，美国辛辛那提米拉克龙（CincinnatiMilacron）公司的理查德·霍恩（RichardHohn）开发出第一台由小型计算机控制的工业机器人，命名为T3，即“TheTomorrowTool”。这是世界上第一次机器人和小型计算机的携手合作。.5519741974世界第一台弧焊机器人投入运行1974年，第一台弧焊机器人在日本投入运行。日本川崎重工公司将用于制造川崎摩托车框架的Unimate点焊机器人改造成弧焊机器人。同年，川崎还开发了世界上首款带精密插入控制功能的机器人，命名为“Hi-T-Hand”，该机器人还具备触摸和力学感应功能。这款机器人手腕灵活并带有力反馈控制系统，因此它可以插入一个约10微米间隙的机械零件。.5619741974世界第一台全电力驱动、微处理器控制的工业机器人诞生1974年，瑞典通用电机公司（ASEA，ABB公司的前身）开发出世界上第一台全电力驱动、由微处理器控制的工业机器人IRB6。IRB6主要应用于工件的取放和物料的搬运，首台IRB6运行于瑞典南部的一家小型机械工程公司。IRB6采用仿人化设计，其手臂动作模仿人类的手臂，载重6公斤载荷，5轴。IRB6的S1控制器是第一个使用英特尔8位微处理器，内存容量为16KB。控制器有16个数字I/O接口，通过16个按键编程，并具有四位数的LED显示屏。.5719751975世界第一台直角坐标型工业机器人诞生1975年，Olivetti公司开发出直角坐标机器人“西格玛（SIGMA）”，它是一个应用于组装领域的工业机器人，在意大利的一家组装厂安装运行。.5819751975世界第一台直角坐标型工业机器人诞生1975年，ABB公司开发出一个高达60公斤有效载荷的工业机器人，命名为IRB60。IRB60满足了汽车行业对有效载荷更大、灵活性更多的需求。IRB60首次应用于瑞典萨博汽车车身的焊接。同年，日本日立公司开发了第一个基于传感器的弧焊机器人，命名为“Mr.AROS”。.5919771977首届恩格柏格机器人奖颁布1977年，首届恩格柏格（Engelberger）机器人奖颁布。恩格柏格机器人奖是世界上最负盛名的机器人荣誉。该奖项授给那些在机器人产业的技术开发、应用领域作出卓越贡献的个人。每位获奖者获得一笔酬金和带有下面题词的纪念章，“在为人类服务的机器人科学的进步做出贡献。”恩格柏格机器人奖每年由机器人工业协会（RoboticIndustriesAssociation，RIA）授予给世界各地在机器人领域作出杰出贡献的个人。自1977年首届恩格柏格机器人奖颁布以来，至今该奖项已授给世界上17个不同国家的114名杰出个人。.6019781978工业机器人技术完全成熟1978年，美国Unimation公司推出通用工业机器人（ProgrammableUniversalMachineforAssembly，PUMA），应用于通用汽车装配线，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂第一线。.6119781978世界第一台SCARA工业机器人诞生1978年，日本山梨大学（UniversityofYamanashi）的牧野洋（HiroshiMakino）发明了选择顺应性装配机器手臂（SelectiveComplianceAssemblyRobotArm，SCARA）。SCARA机器人具有四个轴和四个运动自由度（包括X、Y、Z方向的平动自由度和绕Z轴的转动自由度）。SCARA系统在x、y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作。SCARA的另一个特点是其串接的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件，如集成电路板等。.6219781978世界首款拥有独立控制系统的工业机器人1978年，德国徕斯（Reis）机器人公司开发了首款拥有独立控制系统的六轴机器人RE15。RE15机器人首次在德国杜塞尔多夫（Duesseldorf）举办的国际铸造贸易博览会（GIFA）上展示。.6319791979世界第一台电机驱动的工业机器人1979年，日本不二越株式会社（Nachi）研制出第一台电机驱动的机器人。这台电机驱动的点焊机器人开创了电力驱动机器人的新纪元，从此告别液压驱动机器人时代。.6419811981世界第一台直接驱动机器人手臂1981年，美国卡内基－梅隆大学的TakeoKanade设计开发出世界上第一个直接驱动机器人手臂（DirectDriveRoboticArms）。直接驱动机器人手臂在当时是设计最好的机械臂，因为它免去了电机和负荷之间的传输机械机构，因而不会出现由于使用减速器和铰链而产生的不平滑运动，机械手臂可以自由、平稳地移动，满足机器人完成高速精密的动作。该机器人手臂的设计完成于1981年，但几年以后才成功获得专利。TakeoKanade于1989-1993年在卡内基－梅隆大学任职期间，还创立了世界上第一个有关机器人的博士课程。.6519811981世界第一台龙门式工业机器人1981年，美国PaRSystems公司推出第一台龙门式工业机器人。龙门式机器人的运动范围比基座机器人（pedestalrobots）大很多，可取代多台机器人（2010年，PaRSystems公司迎来50周年庆）。.6619731983年，全世界在运行的工业机器人数量约达6.6万台。66000.6719841984世界第一台直接驱动SCARA工业机器人1984年，美国AdeptTechnology公司开发出第一台直接驱动的选择顺应性装配机器手臂（SCARA），命名为AdeptOne。直接驱动是AdeptOne机器人的最主要特点，AdeptOne的电力驱动马达和机器手臂直接连接，省去了中间齿轮或链条系统。由于消除了存在于传统间接驱动方式中的机械间隙摩擦及低刚度等不利因素，从而简化精练了控制模型，提高了伺服刚度及响应速度，因此，AdeptOne机器人能显著提高机器人合成速度及定位精度。.6819841984当时世界速度最快的装配机器人1984年，瑞典ABB公司生产出当时速度最快的装配机器人，IRB1000。IRB1000是一个配备了垂直手臂的钟摆式机器人。IRB1000机器人工作的时候，不需要来回移动就可以快速地要穿越整个较大面积的工作范围。IRB1000机器人的速度比传统的手臂机器人快50%以上。.6919851985世界第一款Z型机器人手臂1985年，德国库卡公司（KUKA）开发出一款新的Z形机器人手臂，它的设计摒弃了传统的平行四边形造型。该Z形机器人手臂可实现3个平移运动和3个旋转运动共6个自由度的运动维度，可大大节省制造工厂的场地空间。.7019871987国际机器人联合会成立1987年，国际机器人联合会（InternationalFederationofRobotics，IFR）成立。在1987年举办的第17届国际工业机器人研讨会上，来自15个国家的机器人组织成立了国际机器人联合会（IFR）。IFR是一个非营利性的专业化组织，以推动机器人领域里的研究、开发、应用和国际合作为己任，在与机器人技术相关的活动中已成为一个重要的国际组织。IFR的主要活动包括：对全世界机器人技术的使用情况进行调查、研究和统计分析，提供主要数据；主办年度国际机器人研讨会；协作制定国际标准；鼓励新兴机器人技术领域里的研究与开发；与其他的国家或国际组织建立联系并开展积极合作；通过与制造商、用户、大学和其他有关组织的合作，促进机器人技术的应用和传播。.7119881988第一份全球工业机器人统计报告发布1988年，国际机器人联合会（IFR）发布第一份全球工业机器人统计报告。.7219891989第一份全球工业机器人统计报告发布1989年，unimation公司出售给史陶比尔（Stäubli）公司。.7319921992世界第一款开放式控制系统推出1992年，瑞典ABB公司推出一个开放式控制系统（S4）。S4控制器的设计，改善了人机界面并提升了机器人的技术性能。.7419921992世界第一台DELTA机器人投入使用1992年，瑞士的Demaurex公司出售其第一台应用于包装领域的三角洲机器人（Deltarobot）给罗兰公司（Roland）。三角洲机器人是一个并联的手臂机器人，由洛桑联邦理工学院（洛桑联邦理工大学）（FederalInstituteofTechnologyofLausanne，EPFL）的ReymondClavel教授发明的。三角洲机器人的基座安装在工作平台上，从基座延伸出3个互相连接的机器人手臂。这些机器人手臂的两端连接到一个小三角平台上，机器人手臂将沿X，Y或Z方向的三角平台移动。最初，瑞士Demaurex公司购买三角洲机器人许可证并生产，主要应用于包装行业，目前三角洲机器人广泛应用于包装工业、医疗和制药行业等。.7519961996世界第一台基于个人计算机的机器人机器人控制系统问世1996年，德国库卡公司（KUKA）开发出第一台基于个人计算机的机器人控制系统。该机器人控制系统配置有一个集成的6D鼠标的控制面板，操纵鼠标，便可实时控制机械手臂的运动。.7619981998当时世界速度最快的DELTA机器人1998年，瑞典ABB公司开发出灵手（FlexPicke）机器人，它是当时世界上速度最快的采摘机器人。灵手（FlexPicke）是在洛桑联邦理工学院（EPFL）ReymondClavel教授发明的三角洲机器人的基础上开发出来的。利用图像技术，灵手（FlexPicke）每分钟能采摘120样物件、能以每秒10米的速度释放物件。.7719981998世界唯一的弧形轨道运行机器人系统1998年，瑞士Güdel公司开发出“roboLoop”系统，这是当时世界上唯一的弧形轨道龙门吊和传输系统。RoboLoop概念使一个或多个搬运机器人能够在一个封闭的系统内沿着弧形轨道循环操作，从而为工厂自动化创造了可能。.7819991999机器人手臂内引入集成激光束指导系统1999年，德国徕斯（Reis）机器人公司在机器人手臂内引入集成激光束指导系统。徕斯（Reis）机器人公司在机器人手臂内安装获得专利的集成激光束指导系统并开发出RV6L-CO2激光机器人原型。该技术取代了需要外部的光束引导装置，从而使机器人能够使用激光在高动态工况下没有碰撞地完成操作。.7920022002第一份全球工业机器人统计报告发布2002年，徕斯（Reis）机器人使工人和机器人之间实现了直接互动。.8020032003机器人参与火星探险计划2003年，机器人参与火星探险计划。火星探测使命是一个正在进行的探索火星的太空任务。两台漫游者机器人于2003年开始探索火星表面和地质任务。.8120032003世界第一台娱乐机器人诞生2003年，德国库卡公司（KUKA）开发出第一台娱乐机器人Robocoaster。库卡是第一个使人与机器人实现密切接触的机器人制造商，Robocoaster机器人允许乘客坐在其内部在空中旋转，这是现代游乐园空中旋转机器的最初原型。.8220032003年，全世界在运行中的工业机器人数量达到80万台。800,000.8320042004当时世界最强机器人大脑诞生2004年，日本安川（Motoman）机器人公司开发了改进的机器人控制系统（NX100），它能够同步控制四台机器人，可达38轴。NX100机器人控制系统的示教编程有触摸屏显示并采用基于WindowsCE的操作系统。.8420052005机器人与自动化发明与创业奖设立2005年，机器人与自动化的发明与创业奖（InventionandEntrepreneurshipinRoboticsandAutomationAward，IERAAward）设立。2005年，IEEE机器人与自动化学会（IEEE/RAS）和国际机器人联合会（IFR）同意共同赞助设立机器人与自动化的发明与创业奖（IERAAward）。设立IERAAward的目的在于表彰机器人领域的突出成就，凡是有创新理念的发明者及将这些理念转化为世界级先进产品的企业都可以申请此奖项。同时，IERAAward还鼓励机器人科学和机器人产业之间的合作。.8520062006世界第一款无线示教器2006年，意大利柯马公司（Comau）推出了第一款无线示教器（WirelessTeachPendant，WiTP）。WiTP是在工业机器人无线技术的第一大应用。柯马的无线示教器中的所有传统数据交互和机器人编程能由线缆连接到控制柜无限制地执行，同时保证绝对安全。.8620072007当时世界上最快的焊接机器人2007年，日本安川（Motoman）机器人公司推出超高速弧焊机器人，降低了15％的周期时间，这是当时最快的焊接机器人。.8720072007当时世界上大载荷重型机器人2007年，德国库卡公司（KUKA）推出了1000公斤有效载荷的远距离机器人和重型机器人，它大大扩展了工业机器人的应用范围。.8820082008当时世界上大载荷重型机器人2008年，日本发那科（FANUC）公司推出了一个新的重型机器人M-2000iA，其有效载荷约达1200公斤。M-2000iA系列是世界上规模最大、实力最强的六轴机器人，可搬运超重物体，它有两种型号，分别为一次可举起900公斤重物的M-2000iA/900L和一次可举起1200公斤重的M-2000iA/1200，能够做到更快、更稳、更精确地移动大型部件。作为发那科公司的成熟产品全电动伺服驱动M系列机器人的发展，M-2000iA机器人专门为重型大型工件而量身定制。当需要处理超重部件，如机床组装、车身定位时，M-2000iA机器人可实现安全快捷的安置，能代替起重机、运输班车、龙门吊工作。.8920092009当时世界上最小多用途机器人2009年，瑞典ABB公司推出了世界上最小的多用途工业机器人IRB120。IRB120是ABB机器人部于2009年9月推出的最小机器人和速度最快的六轴机器人，是由ABB（中国）机器人研发团队首次自主研发的一款新型机器人。IRB120仅重25公斤，荷重3公斤（垂直腕为4公斤），工作范围达580毫米，IRB120的问世使ABB新型第四代机器人产品系列得到进一步延伸，其卓越的经济性与可靠性，具有低投资、高产出的优势。.9020102010货架式机器人2010年，德国库卡公司（KUKA）推出了一系列新的货架式机器人（Quantec），该系列机器人拥有KRC4机器人控制器。KRC4是一款集机器人控制、运动控制、逻辑控制和过程控制于一体的控制系统。不仅如此，整个安全控制器被无缝集成至KRC4控制系统中，这意味着KRC4能够一次性执行所有任务。QUANTEC机器人系列覆盖了负荷能力从90至300公斤、最大作用范围从2500至3100毫米的所有高负荷机器人。QUANTEC机器人系列让自动化更简单：在系统规划和设计阶段拥有最大限度的灵活性，减少构思和设计工作，大大提高规划的安全性。.9120102010学习控制机器人2010年，日本发那科（FANUC）公司推出“学习控制机器人（LearningControlRobot）”R-2000iB。发那科新型的振动控制功能实质上使在运动的过程中减少了机器人的振动。利用这个功能，R-2000iB可以快速地加速和减速，与现在相比，大约减少了5%的循环时间。学习控制机器人R-2000iB无需任何复杂操作，操作人员只需启动机器人动作程序，其就能自动进行循环学习，也无需要求操作人员技能的高低，任何人都可以实现操作。R-2000iB能够在保持动作轨迹不变的情况下平稳地提高机器人动作速度，简单地实现高速动作。R-2000iB的系统构成也十分简单，只需由通常的机器人系统加上轴加速度传感器信号线和传感器信号接收器及接口板。学习控制机器人R-2000iB可用于搬运系统，使用学习机器人控制机器人速度，可减少搬运过程震动损坏，也可整体减少生产成本浪费。.9220112011第一台仿人型机器人2011年，第一台仿人型机器人进入太空。2011年2月14日，在美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心，美国宇航局的Robonaut（R2B）机器人搭乘航天飞机进入太空探索。R2是首次在太空中的人形机器人。最初，R2是部署在国际空间站内固定基座上。接下来R2将攀登国际空间站走廊，今后R2甚至有可能升级至到外太空去走走。.9320122012年，全球共有123万台工业机器人在使用。1,230,000.9420222022年，全球工业机器人保有量390.7万套。3907,0001.4工业机器人的发展二、国内工业机器人的发展史我国的工业机器人发展历程具有不同于国外的特点，起步相对较晚，大致可分为四个阶段。理论研究阶段：2