中国机器人的发展状况

中国机器人的发展状况（共12篇）

中国机器人的发展状况 篇1

1 中国机器人发展的三个阶段

中国的机器人研究开发工作从七十年代初开始, 到如今已经有几十年的历史, 特别是经过“七五”攻关、“八五”应用工程开发、“863”高技术计划实施, 已经从最初缓慢开发的自发状态渐渐发展到国家重视, 有计划开发、研制、推广应用的阶段。这过程总共经历了三个阶段:一、起步阶段;二、迅速发展阶段;三、机器人面向应用阶段。

2 中国机器人发展历史

进入90年代时, 在国内市场经济发展的大力推动下, 确定了特种机器人与工业机器人及其工程并重, 以应用来推动核心技术与基础研究的发展策略, 完成了高新技术发展和国名经济的密切联接, 研发出了具有自主知识产权的工业机器人系列产品, 并且小批量机器人试产, 实现了一批机器人应用工程, 创建了一些机器人产业基地与科研基地。

在发展机器人行业的近十几年来, 我国各系统的机器人研发队在各个部门的权利协同与支持下, 经过共同努力, 从而取得了丰硕的成果, 并且将我国机器人技术的研究开发, 现场应用与批量生产推向了一个较高的水平, 我国已经取得了不少值得骄傲的成果。

3 机器人的发展趋势

如今, 高技术的研发标志之一就是制造各种类型的机器人。目前有两个明显的发展趋势。一, 使机器人智能化, 具有多种功能, 尤其是家用智能机器人, 更引人注目。人们想使用远距离的遥控, 从而让机器人能够照顾老人, 照看病人, 并且做些力所能及的家务活。日本政府以前安排过一个历时5年的计划, 想方设法研究开发出可以用在医疗卫生与日常生活等领域的高端智能机器人。二, 尽可能的减小机器人的体积, 甚至比绿豆还小。人们正在研发微型机器人, 身长比1毫米还要小在如此微型的机器人中, 却仍然安装有电动机, 电池, 传感器和照相机等装置。微型机器人在外科手术中有很大的作用, 医生只需要在人体腹腔处开一个小孔, 让机器人钻入人体, 随后, 在电脑的指挥下, 机器人就能够切除人体病变组织, 或者拍摄人体内脏细胞活动的情况, 替医生查找病因。

4 中国工业机器人的发展概况

虽然中国很早就研发工业机器人, 但由于在计划经济条件下, 我国工业机器人只是停留在样机的研制上。直到1985年国际上工业机器人已经成批地投人应用制造业特别是汽车工业提出了对工业机器人的需求, 如喷漆、焊接和搬运等。在这种情况下, 国家首次在“七·五”科技攻关项目中立项支持, 同时带动了相关部委也积极立项支持, 从而使中国工业机器人研发进人了起步阶段。在技术方面, 我国将大部分精力用于机器人的开发和应用, 尤其是将应用作为研发的核心内容, 这样就将机器人技术和机器人用户紧密地结合了起来, 使中国工业机器人刚起步就进人了实用阶段。

中国机器人的发展状况 篇2

我国工业机器人从二十世纪 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，863 机器人技术主题对机器人技术发展作了重要战略调整，从单纯的研发机器人技术向机器人技术与自动化工艺装备扩展，将中心任务定义为“研究和开发面向先进制造的机器人制造单元及系统，自动化装备、特种机器人，促进传统机器的智能化和机器人产业的发展，提高我国自动化技术的整体水平”。

（王田苗．国家863计划先进制造与自动化技术领域机器人技术主题发展战略的若干思考[J].机器人技术与应用, 2002,(3): 2-7.）

通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的优化设计制造技术，解决了工业机器人控制、驱动系统的设计技术，机器人软件的设计和编程等关键技术，还掌握了弧焊、点焊及大型机器人自动生产线（工作站）与周边配套设备的开发和制造技术，掌握了运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近30 条自动喷漆生产线上获得规模应用，弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。

“十五”期间，根据“有所为，有所不为”，“重创新、抓应用、建环境、促发展、见效益”的指导思想，显现了有以机器人技术为主向基础装备和成套装备研发方向的转移。

（原魁.工业机器人发展现状与趋势[J].机器人技术与应用, 2007,(1):34-38.）

总体来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外有差距；在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人，约占全球已安装台数的 0.5%。

以上原因主要是没有形成机器人产业，当前我国的机器人生产都是应用户的要求，“一客户，一次重新设计”，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术问题，对产品进行全面规划，搞好标准化、系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。

纵观目前经济发展现状，我国机器人市场增长非常迅猛，从销售量上更是充分说明了这个不争的事实。在中国市场上占有 35% 的市场份额的ABB 公司 2004年在中国卖出了 600 台机器人。而该公司在过去 9 年中一共才在中国大陆市场销售2000 台机器人。专家预测，中国机器人到2010 年拥有量将达到 17300 台，到 2015 年，市场容量将达到十几万台（套）。汽车制造、工程机械及电机、电子等行业的企业是中国今后对机器人需求最大的产业，其中所需机器人的品种以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等为主。

机器人对中国的挑战 篇3

众所周知，“人口红利”，是推动中国过去三十多年经济起飞的重要动力。如今“人口红利”正在迅速消失中，“民工荒”的危机几年来不绝于耳。“中国模式”是否还能维持？这一危机感已经渗入公共的意识之中。齐默尔曼则给我们描绘了一个异常乐观的景象：未来中国的劳动力短缺，可以通过机器人神奇地解决。

真是如此吗？首先，从利益的角度看，这样的前景被一位德国战略家所描述出来毫不奇怪。在近年来百业萧条的西方制造业中，德国制造业可谓一枝独秀。这并不是仅仅靠着豪华车等民用产品，更靠所谓的“生产产品”，即制造业所必需的器械。这些生产机械的最大市场，就是中国这个“世界工厂”。一套生产机械，少则几百万，多则可能上亿。一位给德国公司做代理的朋友告诉我，现在德国货已经成了卖方市场。中国的厂家订购德国机器，下单后往往要等半年以上，而且不停地涨价。可见，“德国奇迹”和“中国奇迹”不分彼此。机器人属于生产机械之极致，技术主要在德国、日本这些高端制造业国家手里。从德国的利益考虑，当然希望中国的工业尽快从人力向机械转移。

那么，这种转移的难度如何？我们首先必须面对机器人的成本问题。机器人当然有着多种优势，但费用也相当可观。一个六轴机器人本身价值6万美元，安装费用则高达20万美元。其中给机器人编程的费用特别高。

另一方面是，虽然本世纪各国机器人的使用普遍增加，但在世界第一大机器人大国日本，机器人的使用从2000年的将近39万台降低到2008年的32万台多一点。而在人口老化的日本，不仅劳动力价格奇高，供应也严重不足。

要知道，国际制造业在过去几十年之所以纷纷涌入中国，追求的就是廉价的劳动力资源。如果劳动力能够完全被机器人取代，工厂为什么要设在中国？西方国家何不把同样的机器人召回本国？可见，尽管中国可能面临着一场机器人革命，靠机器人一举解决中国的人力短缺和持续发展问题，绝非那么容易。

对于这一问题，我们需要从两个方面看。第一，如果中国维持现有的制造业结构和发展模式，那么即使通过机器人解决了劳动力问题，也只能充当二流工业国家。齐默尔曼声称：“在iPhone或iPad的最终售价中，中国劳工成本估计仅占1%～3%。对这一极低比例进行大幅提升是中国的目标，也是其所有工业部门战略抱负的核心。”但是，他所忽略的核心问题是，iPhone或iPad的生产组装即使全用了机器人，这一生产成本在产品的最终售价中还只能占1%～3%，并不会提高。同时，机器人需要大量进口，这无异于中国制造业“外包”的开始。在贸易上，靠在iPhone或iPad的最终售价中的1%～3%，恐怕难以平衡进口昂贵的机器人的费用。

第二，中国虽然面临着劳动力短缺，被机器人替换下来的劳动力还是要干活维生的。现在农民工的教育素质，除了从事“繁重低级的工作”外，是否能够胜任更为高端的工作？比如，当精密的机器人在运转过程中出现机械故障或程序混乱时，靠着每年五六百块生均公用经费而读完中小学的工人，有能力解决这些问题吗？

俗话说，借来的拳头打不了人。西方发达国家的高科技，镶嵌于人家的发展模式之中。中国要成功地面临未来的挑战，只能从根本上学习人家的模式和体制，而不是头疼医头，脚痛医脚。在这一关键的历史时刻，我们不能忘记中国近代史的创痛：鸦片战争后中国突然意识到西方的船坚炮利，觉得学会了这些，问题就解决了。结果还是频频受辱。到了同治中兴时终于明白了这船坚炮利背后有着一套工业体系，于是有了洋务运动。可惜，那时的结论也不过是中体西用，以为拿过来人家的工业体系就完事大吉，到甲午之后才意识到政治改革是个绕不开的门槛。但愿这些并不遥远的创痛，会使当今中国人变得更加聪明起来。★

中国机器人的发展与成绩 篇4

一、工业机器人

中国著名科学家钱学森先生曾在1984年指出:机器人就是有特定功能的自动机, 是如今新技术革命的重要发展对象之一, 是高智商的人工智能机电一体化装备[3]。”据有关部门统计, 我国的工业机器人需求量惊人, 而且每年的需求量以30%的速度飞速增长。相关专家曾经预测, 根据发达国家产业升级与发展的历程, 以及工业机器人产业化发展趋势, 在2015年, 中国工业机器人市场容量预计可达到约十几万台套以上[4]。为了使我国与发达国家的差异迅速缩短, 是我国工业机器人的发展站在更高层次的平台上, 我们必须虚心学习国外的新技术, 新思想, 在此同时, 国家的支持与重视也是必不可少的。到目前为止, 我国拥有专业机器人产业开发的企业超过50家, 专门从事机器人研发的单位超过200家上。我国机器人的发展前景十分明朗。

二、移动机器人

我国从八五期间开始研究移动机器人。虽然与世界上的许多强国相比发展比较落后, 但是丝毫没有影响到我国移动机器人的发展速度。我国投入大量人员, 大力支持此项技术的发展, 对于一些室外机器人的某种关键技术, 我国已经接近甚至达到国外发达国家的技术水平。目前, 国内也出现了许许多多优秀的研究成果, 例如:由清华大学研制的的智能移动机器人THMR-Ⅲ, Ⅴ型机器人等。机器人技术从以前的一无所知, 到逐渐引进, 从初步引进到不断改革, 我们对于机器人技术的研究不断深入。我们深信, 在不久的未来, 会有许许多多高智能, 富有情感的机器人出现在我们的生活中, 为我们的生活生产更好地服务[5]。

三、仿生机器人

目前, 仿生机器人的研究不断深入, 已经出现了多种多样的仿生机器人, 主要分为3大类:仿生物、仿人和生物机器人。仿生机器人凭借其灵敏的感知系统以及以及灵巧的行为能力对人类的科学研究以及生产劳作起到了十分有利的作用, 所以, 我国很早就已经开展了对于仿生机器人的研究。国内许多高校以及科研院所都进行了仿生机器人的研究:在国家“863”智能机器人主题大力支持下, 北航机器人研究所研制出了能实现简单操作作业和抓持的3指9自由度仿生手。仿生机器人在娱乐、服务, 甚至军事上都有很大的发展潜力, 目前, 已经成为21世纪机器人研究的重点研究对象。

四、医疗与康复机器人

欧美的许多发达国家首先开展了对于康复机器人的研发, 而我国在此方面的速度相比起来却发展较晚, 目前, 主要有一些研究所, 高校以及一小部分企业正在开展康复机器人的研究。哈工程机电一体化实验室对康复机器人领域的研究较为深入, 其已经研制出十分优秀的下肢康复训练机器人, 此机器人可以模拟踝关节的运动姿态等规律、正常人的行走步态.清华大学的康复工程研究中心对下肢训练器研究也比较先进, 做了一定的深入探索, 开发出肌电反馈控制康复器设备等优秀的康复机器人。我国的一部分公司如浙江金华、北京宝达华等企业也不断致力于我国的康复机器人技术的发展, 我国的康复机器人市场前景广阔, 就有很好的发展潜力。

五、结语

我国机器人的发展速度不可同日而语, 通过查找文献, 看到许多前沿的机器人, 也看到了发达国家在机器人方面的成绩, 认识到机器人行业对各行各业的帮助, 深受启发。我相信, 在我国的大力支持下, 机器人产业一定能给我们的生产生活带来极大的便利。

参考文献

[1]International Federation of Robotics.Service robots[EB/OL].[2013-06-09].http://www.ifr.org/service-robots/.

[2]徐扬生.智能机器人引领高新技术发展.科学时报, 2010-08-12

[3]孙英飞, 罗爱华.我国工业机器人发展研究.科学技术与工程.2012年4月

[4]任锋明.工业机器人及其在生产中的应用研究.长春:吉林大学硕士学位论文, 27—36

中国机器人的发展状况 篇5

近日，中国军事研究院研究员孙柏林预计，我国工业机器人市场需求量年幅率至少为30%，2015年中国将会有一到两家工业机器人自主品牌企业发展成熟。

孙柏林最近在北京仪器仪表展会上表示，工业机器人成为先进制造业中重要的装备与手段，机器人工作站尤其是机器人自动化生产线的出现，大幅增加企业的竞争力，为用户带来明显的效益。如果我国工业机器人自主品牌发展的好，那么将在2015年会有一到两家工业机器人自主品牌企业成熟起来，到2020年我国工业机器人产业将形成一定的竞争力。

近些年来，我国机器人市场发展迅速，需求量增长速度为30%，预计到2014年，我国将成为全世界第一大的机器人需求市场。随着工业机器人的智能化水平不断提升，其发展方向将变得更加宽广，应用范围也将更加广泛，它的标准化、模块化、网络化与智能化的程度将更深，功能也将越来越强大，向着成套技术与装备的方向发展，它的发展方向必将是绿色化与智能化。

机器人产品的新发展趋势为：更加安全可靠、更加柔性自如、机器人具有灵敏视觉、更易操作使用、更快的反应速度、更高的精度、更小的体积、也更绿色与节能。工业机器人应用快速普及之后，可能会出现一些市场发展情况。

1、促进产业转型升级，冲击劳动力市场

首先，工业机器人对于中国产业的转型升级将会带来系统性影响。

第一，中国工业机器人的应用是要素禀赋结构变化的结果。在经济持续增长和资本不断积累的同时，劳动力供给逐渐减少，人口红利逐渐耗尽，加之劳资矛盾升级，劳动力成本快速上涨，使得中国的要素禀赋结构正在发生转变。作为对资本深化的回应，使用工业机器人代替劳动力逐渐符合中国新的比较优势。通过工业机器人的使用提高劳动生产效率，将有效带动传统产业的改造与升级。

第二，工业机器人的使用推动支柱产业的发展升级。工业机器人的使用具有明显的产业特征，不同产业中工业机器人密度(台/万工人)差别非常大。从国际经验看，工业机器人应用最多的是汽车产业，其次为电器电子产业。根据我们对汽车产业的调研经验，外资品牌和自主品牌的生产车间存在明显的差异：前者大部分工序由成套的工业机器人完成，仅有少数工序有工人参与，机器人密度比较高；后者则保有大量的生产工人，工业机器人使用较少，机器人密度非常低。产业的工业机器人密度与生产效率、产品质量和性能呈正相关，是产业高端化的重要指标。因此，通过提高应用工业机器人的密度以提高制成品的性价比，是提升支柱产业发展质量和竞争力的重要路径。

第三，工业机器人产业的发展带动中国产业升级。工业机器人产业本身属于高端装备制造业，其自身成长就能推动高端装备制造业发展。因此，工业机器人的广泛应用将创造出市场需求，进而带动自身产业的成长，推动制造业朝着数字化、智能化的方向升级。中国特定的产业结构将产生与之相适应的工业机器人需求结构，为本土工业机器人产业发展创造市场机遇。工业机器人还是典型的复杂性产品，集成了诸多先进技术和核心零部件。它的发展有助于带动多项基础技术的突破和系统集成能力的提升。

第四，发展智能工业机器人促进第三次工业革命的到来和发展。第三次工业革命是制造业从自动化转变为数字化的变革，先进的制造技术将对大规模流水线和柔性制造系统进行改造，对国家间竞争优势的重塑、二三产业关系、世界经济地理和国家间利益分配机制产生深远影响。而引领第三次工业革命的是数字制造、人工智能、工业机器人等制造技术的创新和应用，智能工业机器人是制造业实现数字化、智能化和信息化的重要载体。

其次，机器人的快速发展必然给中国劳动力市场带来强烈冲击。

第一，生产线上引入工业机器人确实替代了人力劳动，但是不能静态地将此归纳为“机器吃人”。从历史角度看，更多、更具效率的机器的使用，不仅极大地释放了生产力，而且增加了生产的迂回性，衍生出了数目众多的新产业，相应地创造了新的就业岗位。工业机器人的应用同样如此：在减少生产线劳动力数量的同时，也创造出了其他的用工需求。因此，劳动力需求减少和就业创造如同一枚硬币的两面。就中国而言，工业机器人的引入本身，就是企业对劳动力不再无限供给做出的适应性反应，并不一定会造成严重失业。

第二，影响就业结构。引入工业机器人后，制造业的生产流程和管理方式也将随之进行适应性调整。制造业企业中的一线低技能工人，甚至是部分熟练工将被工业机器人替代，而调试、维护和控制工业机器人的技术性岗位将会相对增加。在产业层面上，随着产业的高端化，特别是高端制造业的发展，将会增加知识型员工的需求，也会相应地带动生产性服务业从业人员的增加。换言之，工业机器人的引入将使就业结构高端化。长远来看，未来智能工业机器人还将对人才提出更高的要求。

2、倒逼中国经济转型

中国工业机器人市场的分析 篇6

且不谈机器人会否统治世界，但是随着科技的进步，机器人研发已经成为一股不可逆转的潮流，在各个行业，尤其是工业、军事等领域得到广泛的应用。西班牙《世界报》日前报道，无人机战争时代已经到来，而机器人战争时代可能正快速靠近，X-47B无人机就是一个证明，这种外形酷似箭头的美国战机可以自行执行任务，无需地面飞行员的参与。

机器人战士已渐行渐近，我们可以预想有这么一天，机器人像30年前的个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式。它们不仅可以帮我们打扫卫生、煮饭等，还能跟我们谈心、跳舞、做出栩栩如生的表情反应。

机器人成市场新亮点

回忆2012年，众多与物联网、智慧城市、工业控制自动化有关的展会上，机器人的身影随处可见。

2012年11月6日，2012工业自动化展开创性地将国内外机器人品牌整合成一个专区，ABB、发那科、史陶比尔、安川电机、德国库卡、雅马哈、广州数控、沈阳新松等国内外著名的机器人品牌悉数亮相。

10天后的11月16日，素有“中国科技第一展”之称的第十四届中国国际高新技术成果交易会也推出了“机器人专展”。以服务机器人、特种机器人、工业机器人为主题，展出可以代替人工劳动的机器手臂，能助人行走的外骨骼机器人、会跳江南style的机器人、具有语音识别功能的智能机器狗等。

专家表示，机器人技术是国内外厂商抢占工业自动化市场的必争之地，外资品牌希望通过这一技术“抢回”流失的制造业，国内企业同样需要机器人来武装“中国制造”，以保在全球高科技市场的竞争力。

国家《智能制造装备“十二五”发展规划》就明确提出，将围绕重大智能制造成套装备研发以及智能制造技术的推广应用，开发机器人、感知系统、智能仪表等典型的智能测控装置和部件，并实现产业化。在充分利用现有技术和产品的基础上，进一步实现智能化、网络化，形成对智能制造装备产业发展的强有力的支撑。

工业机器人是重要切入点

工业机器人技术成熟，现已形成了一条完整的产业链条。2008年后，全球的机器人装机量超过一百万台，并于2011年达到顶峰，中、美、德等国家的工业机器人增速快于世界平均水平，中国2011年销量比2010年提高51%。

目前，国内工业机器人主要被应用在工业生产领域，从传统的汽车等重工业领域逐渐向更加广阔的电子制造和其他领域进行拓展，搬运、点焊、弧焊、喷涂等是它们的主要工作。制造业升级转型、企业越发看中生产率的提高、工人薪酬高涨、高水平技术工作稀缺等原因，也成为机器人需求量增大的温床。

但由于国内过去对工业机器人的关注度不强，使用密度远远低于世界平均水平，离日、韩、德等国家更是有一段很长的差距要追赶。韩国是全球工业机器人使用密度最高的国家，每一万名工人中拥有机器人数量为347台；日本次之，339台；德国位居第三，251台；中国仅为21台，不及国际平均水平的55台的一半。

国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等，欧系主要有德国的KUKA、CLOOS，瑞典的ABB，意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。

随着越来越多的国内厂商选择自动化生产方式以获取竞争优势，从而催生了对工业机器人的大量需求。根据国际机器人联合会（1FR）的数据，中国有望于2014年成为世界最大的机器人市场。工业和信息化装备部工业司副司长王卫明日前也透露，未来几年，中国还会保持30%的增速，将成为全球需求量最大市场。早在2011年，作为劳动密集型企业的代表富士康公司已率先试水，掌舵人郭台铭宣布将投入“百万机器人”到生产线上，从此，富士康踏上了一条与机器人紧密联系的生产之道。

发展关键是拓宽产业链

机器人是终端产品，一般通过单机或多台机器人组成工作站或生产线，以交互方式交付给客户。未来，拓宽产业链是各家机器人厂商发展的关键。工业机器人的产业链主要包括研究与开发、核心零部件、非核心零部件、系统集成与维护和保养五个环节，前面三个部分是构成机器人的标准品，由于国际品牌产业链较为成熟，此三部分掌握了绝对的话语权。

以国内展会中身影频现的机器人为例，尽管参与者不少，但无论是国外还是国内厂商，展会上似乎没有太多令人惊喜的创新技术和创新产品。这不仅反映出国内市场青睐于一些能够提高生产效率和提升性价比产品的机器人；也曝露出国内机器人制造商的短板，既无创新性产品，关键部位零件和核心技术又都掌握在国外厂商手中。

中国工控业务集团首席运营官徐勇曾在接受媒体采访时分析国内厂商的生存模式：由于机器人通用性的关键零部件目前无法实现国产化，国内厂家只能高价从国外购买，使得国内机器人制造成本的居高不下。所以，国内厂商单靠买机器是赚不到钱的，他们的利润空间更多在于后期服务、设备维修、零部件更换等。

而在标准品投放至市场经使用者考验前，还需要一个系统集成的过程，即定制化。这个过程可根据行业用者的特性，配备不同的外围结构，本土品牌则在此过程具有相对的优势。以沈阳新松为例，在整体经济大环境不景气，尤其是装备制造行业业绩整体下滑的背景下，沈阳新松机器人业绩极其抢眼，中报显示，公司上半年实现营业收入5.14亿元，同比增长42.26%，工业机器人实现营业收入14052.23万元，同比增长39.54%。据悉，在沈阳新松的机器人业务中，超过七成来自于系统集成。与新松类似，国内还有很多机器人系统集成商后劲强大，都是本土企业。

为什么会形成这么一个产业链格局？工控网市场研究部工厂自动化高级项目经理刘鹤楠认为，营销有四个层面，分别是产品、价格、渠道、促销。其中渠道在很多情况下能起到至关重要的作用，本土集成商之所以能够做大做强，与业主之间的良好关系密是不可分的。

未来无论是国际品牌还是本土企业，其发展还是体现在产业链上。外资品牌在研发机器人单体的基础上，可以适当向集成业务拓展，同时也可以加强维修和保养业务的比重；而本土企业在积累足够的系统集成基础上，也应该向机器人单体领域延伸，并借助本土品牌的服务优势，加强维护保养业务。

工业机器人作为人类最伟大的发明之一，经过四十余年的发展，已经取得长足的进步。而今，属于中国人的工业机器人时代已经来临，随着各种资金政策的注入，企业摆脱产能不足的瓶颈，工业机器人及成套装备生产能力进一步加强，核心产品外观设计及技术模块不断成熟，人才结构逐渐稳固，机器人市场的星星之火在不远的将来将呈现燎原之势。

名词解释

工业机器人：

中国机器人的发展状况 篇7

机器人遇到的重大挑战

机器人现在遇到了一个重大挑战。现在机器人的名气,无论是从技术上还是从未来战略上都到了无以复加的高点,但真正机器人发展了半个多世纪,它在市场上的表现又是什么?机器人是名不副实还是名实相符?

机器人是20世纪最大的技术发明之一,机器人也可以称之为制造业皇冠上的明珠。同时,机器人已经成为世界各国争相发展的高新技术。机器人未来将改变我们的制造模式,将改变我们的生活方式。但是,半个多世纪的发展,目前为止机器人的拥有量不到200万台。而中国一年的汽车产量2000万台。机器人作为一种产业或者产品它几乎可以忽略不计。这与它名气的差距之大令人惊讶。

这是为什么?2009-2014年,世界机器人的快速发展时期,特别是全球金融危机的大背景下,机器人逆势增长,全球的增长率接近30%,中国的增长率到50%多,接近60%。近几年进入了机器人快速发展的新阶段。中国尤为突出,2013年中国成为机器人全球最大市场,2014年中国市场增幅54%,仍然保持全球最大市场。预计未来10年乃至15年,中国一直会保持全球最大机器人市场的趋势。更关键的一点,中国机器人的保有密度还没达到国际平均密度的一半。

从市场表现数据可以看到,机器人全球平均密度是在0.62%,中国只达到0.3%。实际上在机器人替代率里,我们认为可以忽略不计。因为全球平均99.38%的工作还是人来做,机器人在里面的替代率只有0.6%多一点,在中国99.7%还是人作业。由此可以分析为什么这么大的工作量机器人不能替代,原因在哪儿?关键点就是机器人技术。很多领域因为机器人技术无法支撑,不具备条件。机器人根本不具备替代人工作的条件,而不在于成本和价格,在于产品功能和性能不能满足真正制造业大批量刚性需求。

机器人现在能做什么?现在典型的工业机器人,缺少了感知系统。一般的视觉、力觉还有其他感知,现在的机器人都没有。机器人还缺什么?缺少灵巧性。真正制造业里很大一类工作,特别是劳动密集型工作,几乎都是靠人的灵巧性,这恰恰是今天机器人所欠缺的。机器人既没有感知系统,又没有灵巧的操作系统,比照人类来讲,机器人应该是一个严重的残疾人,这样的“残疾人”基本排除在人类正常的就业范围之外,这就是今天机器人的现状。

今天的机器人在这种现状下能做什么工作?只能在结构工作环境下做程序化、规定性的工作。真正需要灵巧性的、或者在需要变通的环境,机器人无能为力。这个问题导致了很大一类工作机器人无法做,包括典型的劳动密集型工作。大家说未来机器人一个重要发展趋势在于3C(通讯、电子、消费类),而这里需要劳动者从事的工作是什么?是要用真正的双手或者手指,做灵巧性的工作,但是机器人做不了。再有工作性质不一致的,机器人做不了的。还有一大类特种性的工作,没有一定规范,机器人也做不了。真正需要劳动力多的行业机器人全部无能为力,为什么?就是技术问题。

还有一类是机器人的安全问题。机器人和人类现在不能协同工作,机器人工作必须在一个笼子里围着,由于安全性的限制又把很大一类工作排除在外。除了制造业外,现在在生活领域,养老、助残、医疗等领域,对今天的机器人而言又是一个没有解决的大问题。

特种领域机器人的作用。一个是人类的替代、一个是人类能力的拓展,在这个领域现在机器人所做的也是刚刚开始。今天因为众多技术的限制使机器人只是局限在制造业很窄的一部分里,这也回答了为什么今天机器人发展了半个世纪全球只有200万台,作为一个产业来讲可以说是微乎其微的。

针对这个情况,下一步机器人技术突破主要体现在以下几个方面:

一是机器人的作业能力,从灵巧性入手;二是机器人的自主决策能力要增加;三是机器人的交互能力,不像过去靠编程、靠键盘,而是通过其他交互方式,通过这个来解决机器人在复杂环境下的作业,解决机器人与人的共融性,还要解决与作业决策相关的自主意识问题,要重点解决机器人的交互能力问题。这几个技术突破以后,机器人才会摆脱现在只是作为一种机械设备在专用领域应用的现状,从而进入广阔的市场。

机器人的智能技术的发展,现在可能要经历三个阶段。第一阶段,计算智能。现在的机器人主要体现在编程、计算,以轨迹计算为主。第二阶段,进入感知智能,各种传感要进来,提高机器人对外部环境的适应性。第三阶段,认知智能,这个比较长远。这三个阶段,当下机器人重点发展的是第二阶段“感知智能”,可以实现机器人在制造领域或者外部环境的适应性。认知智能还需要长时间的积累,眼前重需要点突破的是感知智能领域。

现在机器人具备两大属性,第一个属性是机器人的机器属性或者机械属性,机器人发展到目前重点发展的是这个属性。第二是人的属性,智能、智慧、灵巧性。今天可以说机器人正处在一个由机器向人的转折点上,也就是智能的提升。

中国机器人产业发展现状

中国成为机器人最大市场,中国的机器人公司一夜之间从几十家发展到几百家。不完全统计,现在中国有一定影响力的机器人公司可能有700~800家,这是短短三五年的爆发式发展。中国机器人的量上去了,发展速度上去了,我们的质在哪儿?中国机器人的内涵是什么?2014年,在中国机器人市场上,国外机器人公司在中国增长47%,中国本土机器人公司增长77%。我找到几个关键数据说明中国机器人存在的巨大问题。包括三个方面,一是机器人技术层面,机器人的复杂程度,多关节机器人国外公司占了90%。二是机器人作业难度,现在机器人更多体现在焊接,在焊接领域国外占了84%。三是行业应用,真正机器人的高端应用主要集中在汽车行业,在这个领域国外公司占了90%。中国企业在哪儿?或者中国机器人种类,在作业的大多是在搬运、码垛,在应用领域可能在家电领域或者金属制造领域。通过两个90%和一个84%说明中国机器人在技术层面,也就是我们机器人的复杂度;在机器人作业层面,在机器人的应用行业现在都处于比较大的劣势,也就是说国外市场是主导地位。

将来很可能在产业链中中国处在低端,我们是低端应用领域。另外就是市场边缘化,很多主流市场,中国企业可能进不去,这是一个很大问题。所以现在的问题是高端市场产业链低端化,市场的边缘化。

机器人的核心技术、核心部件设计技术、编程程序技术、控制技术、应用作业技术,这是几大核心技术。关键部件有驱动器、伺服系统、高精度的减速器等。从感知系统,从视觉、力这一类东西来讲都是感知系统。在机器人的集成和应用领域,中国的很多企业或者大部分企业在核心技术、核心部件、感知系统关键的工艺技术都是欠缺的。

中国机器人产业,大的开发区、产业园现在有30多个,有机器人概念的上市企业超过百家,和机器人有关的大小企业已经上千家,主要的七八百家。这说明中国的机器人产业发展规模已经起来了,当下真正需要做的是怎么提高和改变我们的技术、我们的产品、我们的市场应用。现在中国的质量提升是摆在我们机器人产业面前最大的问题,由数量、速度转变为真正的质量、内涵,这是中国机器人发展的最大问题。

中国机器人产业到底应该发展到什么程度,我想和各位分享新松公司在这个领域最新的发展。

新松已经成为机器人产品线最全的企业,包括工业机器人、清洁机器人、特殊机器人、移动机器人、商务机器人、服务机器人,我们完全可以做工业4.0的解决方案。新松作为全球上市公司,市值已经是全球第三大,ABB、法纳克、新松,也是这几年成长最快的企业。新松的产品有了比较好的地位,

新松三分之二的产品在外资外企中使用,现在出口23个国家,完全改变了中国产品低端应用很难走出国门的窘境。

中国是全球最大的市场,同时中国也成为了全球机器人竞争最激烈的战场。中国机器人产业存在三个大的潜在风险,一个是技术,很可能要空心化;二是应用的低端化;三是市场边缘化。中国的机器人产业、中国机器人企业必须重视并解决好这三大潜在风险,当务之急是要培育具有国际竞争力的机器人企业。中国政府现在要打造机器人相关的大平台,研究开发平台、检验检测平台,还包括其他的标准平台,这都是中国机器人产业发展需要支撑的相关平台。

机器人的重新定义和新一代机器人的发展

工业4.0带来一个新的概念,对产品的重新定义,虽然产品名字没有改变,但是产品内涵发生了翻天覆地的变化。首先看工业4.0和机器人。大家都知道工业4.0,但很多人不知道伴生工业4.0的M2.0。工业4.0要伴生第二次机器革命,这当中典型代表是新机器人。传统机器人的使命是支撑前三次工业革命,作为大设备的支撑。第四次工业革命必须有新一代机器人支撑,必须满足物物相连、物物相通,满足数据、网络、云这些新的要求,所以就有一个大的变化,我们称之为新一代机器人。

现在一个智能制造时代已经来临,这个时代来临有几个基本特征。第一,美国的再工业化,美国物联网的革命,包括欧盟的工业4.0以及日本的复兴战略和日本的机器人新革命,以至中国制造2025,这一切都标志着全球进入了一个新的发展阶段。这个阶段我们称之为大智能的变革,核心是智能。首先我们在智能制造这个大范畴内需要一个大模式的变革。第二,为支撑智能制造需要有智能设备,它生产的又是智能产品,同时设计手段包括管理手段的数字化、智能化,这是大的系统的变革时代。推动这个时代进步的动力在哪儿?或者新工业革命发展的驱动要素又是什么?

首先,技术驱动。机器人今天的现状是技术不能提供支撑,很多功能、性能满足不了需求。新一代机器人首先在技术上有了新支撑。包括网络技术、传感、大数据、新一代材料等等,在技术上有翻天覆地的变化。第二,市场导引。产能过剩,产品的个性化、定制化需求,产品生命周期的缩短,这一切都需要有新的制造模式来支撑。传统的制造模式,大批量、大规模的制造模式在新市场环境下已经过时了。第三,社会的倒逼因素。无论是环境、劳动力成本,还是其他各个要素倒逼我们必须进入新的制造模式。技术、市场、环境使我们进入了新的制造业革命的时代。

这个阶段需要的机器人是不是大家刚才谈的机器人?不是,完全变化了。传统的机器人怎么定义的?可编程的、多功能的、有自由度和灵活性的高端设备,是机械设备的范畴。新一代机器人的定义摆脱了设备概念,已经成为了人类真正的伙伴,无论在制造业还是日常生活、特殊领域,机器人一直伴随我们,新的机器人和传统机器人在内涵、在功能上发生了翻天覆地的变化,这是今天重点要发展的。按照这个定义,制造业只是机器人的领域之一,另外在医疗、国防安全、服务生活领域,这是机器人未来的大空间,未来的大市场,几万亿美金的市场,是整个机器人市场的新范围。

按照新的机器人的定义和新的范围,世界各国都把新机器人作为国家发展战略。机器人是多种高新技术的综合集成,机器人的发展几乎代表一个国家综合技术的发展水平和发展阶段。机器人还有一个很大的功能支撑技术,它对制造业、对国防安全、对日常生活有巨大的支撑作用,这是机器人和其他产品的巨大差别。任何技术和产品都有它的发展阶段和生命周期,但机器人是伴随人类社会的发展而发展和持续,几乎看不到它的终点。

按照这样一个新的变化,我们再看中国机器人在近几年或者近阶段有哪些新变化。

以新松为例,新松最新的数字化工厂,用机器人生产机器人,包括生产系统、物流系统、智能制造系统,完全形成了工业4.0制造模式。新松最新的智能化生产机器人的工厂,包括了智能物流系统、信息化管理的仓储系统、机器人装配机器人的智能制造过程。离线编程+精确力控制。实时记录机器人的力矩,对打磨轨迹和界面进行实时记录和反馈。机器人通过视觉自动定位实现动态抓取。两个机器人通过传感器进行自动精密装配。

我们最新开发的复合机器人。过去是分离的,现在解决了机器人在移动过程中完成精密操作的问题,把过去的两种机器人复合在一起,这种机器人推出时间很短,但是市场上已经有大批量的订单过来了。

除了制造业机器人的进展,现在又最新推出了服务机器人,现在服务机器人已经大批量推向市场,今天我们看到的是餐饮服务机器人,代替服务员点餐送菜。现在同步进行地图重建,这样可以使移动机器人具备可行性,过去是要做标识的,这种现在完全实现了实用性。在过去,机器人很难识别前面是人还是障碍物,现在通过人脸识别,就知道这是一个人,对人怎么来进行交互,对障碍物怎么避过去。这实现了在复杂环境中移动机器人的可用性和实用性。

我们最新开发的柔性轻量机器人有轻自由度,可以跟人协同作业,具备感知能力。过去机器人和人必须要独立、分离,现在利用感知系统,机器人完全可以跟人进行交互、协同。

中国机器人的发展状况 篇8

1从潜水器到水下机器人的技术创新

潜水器,亦称“深潜器”。具有水下观察和作业能力的深潜水装置,主要用于水下考察、海底勘探、海底开发及水下打捞、救生等,并可作为潜水员活动的水下作业基地[2]。潜水器分载人潜水器和无人潜水器两类。载人潜水器是一种可以在水面航行,也可以在水下潜航、工作,由驾驶员操纵的航行器。无人潜水器(无人遥控潜水器)也称为水下机器人。它是由水面通过脐带供给动力,并由水面操作人员实现控制,通过水下电视、声呐等仪器扫描进行观察,并通过机械手代替潜水员进行水下作业[3]。水下机器人目前包括有缆和无缆两大类。有缆水下机器人,即水下遥控运载体(RemotelyOperatedVehicle,简称ROV),通过电缆由母船向其提供动力,操作者可以在母船上通过电缆对其进行遥控;无缆水下机器人即水下自主式无人运载体(AutonomousUnderwaterVehicle,简称AUV)是一种既不载人、又没有脐带电缆的水下机器人,与工作母船没有机械上的联系,自带能源,工作时依靠自治能力来管理和控制自己,具有在三维空间里自由运动的能力,是目前水下机器人主要的发展方向。

世界上早期的潜水器出现于20世纪30年代。1932年,瑞士的A·皮卡尔教授研制出第一个潜水器“弗恩斯-1”号,从现代的眼光来看就是用绳缆吊放的简单潜水 球,无水中活 动能力,也无仪器 设备。1934年,美国研制出能够下潜934米的载人潜水器。1953年又制造出第一艘带有小型电力推进器的“特里斯特号”潜水器,并于1960年1月23日在太平洋马里 亚纳海沟 下潜到海 平面以下 近11公里处(10916米),创造了世界潜水最深记录。从60年代起,潜水器普遍安装了必要的仪器设备,改善了机动性能,提高了水下作业能力。20世纪70年代研制出的无人遥控潜水器,具有作业安全、使用方便等特点,使水下机器人技术又向前发展了一大步。20世纪80年代末,随着计算机、人工智能、微电子等技术的突飞猛进,自主式水下机器人得到大力发展。目前,水下机器人均装有多个推进器,可以完成朝不同方向运动的指令,除此之外,还装有罗经、深度计、障碍物探测声呐、高度深度声呐、方位探测器和各种水声通讯设备,以及供水下作业用的机械手、水下电视和照明装置等。当今世界如美国、日本、英国等都已开发出适用于多种需求的水下机器人,并且各自都有一定的技术优势。美国麻省理工学院的SeaGrant'sAUV实验室开发的水下机器人OdysseyⅡ可以用于在海冰下标图,以此来理解北冰洋下的海冰机制,并且能检测中部大洋山脊处的火山喷发。美国海军研究生院(NavalPostgraduateSchool)的智能水下运载器研究中心研发的水下机器人“凤凰号(Phoenix)”可以完成具体的项目任务,包括使命规划的研究、导航、避碰、实时作业控制、再规划、目标识别、平台的动力运动控制和后使命数据分析等。在军事上,可用于水雷战,如浅水雷区标图与灭雷(引爆)[4]。其他国家如英国的海事技术中心(MarineTechnologyCenter),日本东京大学的机器人应用实验室(UnderwaterRoboticsApplicationLaboratory(URA))等均致力于研发更先进的水下机器人。水下机器人已经成为新时期水下观测、海底采样、水下摄影和录相以及水下打捞的重要工具,在海洋科学研究和海洋资源开发中,有着不可或缺的作用。

2中国水下机器人的研发从申请到立案

机器人是人类进入20世纪具有代表性的高技术产物,计算机技术的发展和自动化技术的广泛应用是机器人技术发展的助推剂。从第一个五年计划开始,我国逐步奠定了工业化的基础,制定《1956—1967年国家科学技术发展远景规划》,其中对发展生产过程自动化作了具体要求,这一成效主要体现在军工企业中。在之后制定的《1963—1972年科学技术发展规划》中,生产过程自动化又一次被提及,这次重点强调工业生产自动化问题,正是从这一时期开始,我国部分研究人员尝试着跟踪国际最新技术,在机器人领域开始新的探索,而对于水下机器人仅处于认知阶段。

2.1初创期艰难起步

20世纪70年代初,我国机器人的研发工作举步维艰,沈阳自动化研究所的蒋新松、吴继显、谈大龙等几名研究人员从国外的杂志上零星地了解到机器人技术的出现。在当时的社会环境下,人工智能技术、原子能技术和空间技术称为20世纪的三大技术,国家提倡把国民经济搞上去,从这一角度来看,将视野拓展到机器人和人工智能方向,可以进一步与国际上其他国家发展高技术的趋势接轨。三个人联名给中国科学院起草了《关于人工智能及机器人》的研究申请报告,同时去北京调研开展人工智能和机器人研究的可能性[5]。尽管当时在科学院得到了支持,却依然遭到了其他人的质疑。甚至有人还在上海复旦大学所办的《自然辩证法》杂志上公开撰文,对搞人工智能和机器人研究进行批判,认为这是“唯心主义的伪科学”[5]。在当时社会形势及负面声音的影响下,大部分人对这个新出现的“铁领工人”[6]并不接受,机器人的研发工作暂时被搁置了起来。

1978年,邓小平在全国科学大会开幕式上的讲话中提到:“现代科学为生产技术的进步开辟道路,决定它的发展方向。许多新的生产工具,新的工艺,首先在科学实验室里被创造出来。一系列新兴的工业,如高分子合成工业、原子能工业、电子计算机工业等,都是建立在新兴科学基础上的。当然,不论是现在或者今后,还会有许多理论研究,暂时人们还看不到它的应用前景。但是,大量的历史事实已经说明:理论研究一旦获得重大突破,迟早会给生产和技术带来极其巨大的进步。当代的自然科学正以空前的规模和速度,应用于生产,使社会物质生产的各个领域面貌一新。特别是由于电子计算机、控制论和自动化技术的发展,正在迅速提高生产自动化的程度”。国家从这一时期开始关注世界先进技术的发展,打破常规,重视科技进步的战略观点,积极致力于追踪国际高技术发展态势。

2.2视野转移到水下机器人

1978年,中国科学院制定规划发展机器人。在《1978—1985年全国科学技 术发展规 划》实施的同时,国家制定了“第七个五年计划”(简称“七五”),“七五”期间,安排76项国家科技重点攻关项目,其中“工业机器人开发研究”(共分成了5个课题:工业机器人基础技术研究;工业机器人基础器件开发研究;搬运机器人开发研究;喷涂机器人开发研究;焊接机器人开发研究)就是其中之一。以此作为我国工业机器人产品的开发和应用,基础理论的研究及关键元器件的研制和配套的“主战场”[7]。为了避免与机械部研发工业机器人项目相冲突,1979年11月,科学院组织沈阳自动化研究所与有关部门讨论其他方向机器人技术的研究如何立题。在当时的环境下,这是相当困难的一件事。讨论最后集中到研制一种人所不能及的环境中应用的机器人。考虑到研制这种机器人也许会容易得到社会的支持。属于这种情况的,在当时有两类:一类是核辐射下应用的机器人,另一类就是海洋机器人[8]。与会者都支持后一课题作为研究的目标,这一课题也初步得到中国科学院职能部门的认同。

其实早在1979年9月,沈阳自动化研究所的几名研究人员在副所长蒋新松的带领下,参加在日本东京举办的国际人工智能联合会议,这是人工智能领域中最主要的学术会议之一。会议后,他们在横滨参观了海洋技术研究中心,在小松制作所(KOMATSU)看到了还在研制中的八脚水下机器人[8],这种机器人将会代替人完成水下作业,大大减轻了人力。从当时的世界范围来看,自1964年以来,苏联科学院海洋学研究所就开始从事海底遥远人控系统的研发,第一个无人带电缆的受控器被称为“蟹”,它的机械手可以在0.4米以内拾取各种形状物体。美国方面研发的科沃(CURV)水下机器人在母船的遥控下,可以潜入750米以下水深处作业。1965年,“科沃一号”在西班牙海床成功打捞一枚氢弹;“科沃三号”在1973年打捞起一艘失事的“双鱼座”深潜艇。英国方面研制出一种无人遥控潜水器ANGUS(可导航通用海底探测器),设计理念与美国的“科沃三号”相似,能在水下330米大陆架上活动[9]。这种新型机器人在中国的研发尚处于空白状态。结合日本发展机器人技术时,采用技术开发与实际需求紧密结合的“实用型”模式,中国也可以结合当前国情,研发适用于本国的特种机器人。

1979年12月,中国科学院在沈阳主持召开了海洋机器人立题计划座谈会。到会的海洋研究所、海军等方面的代表在分析了课题的迫切性、必要性与可能性后,一致支持这一课题的研究。尽管会下有人对这一课题还是持有质疑态度,但会议决定于翌年组织这一课题可行性调研[8]。1980年4月初至5月中旬,由沈阳自动化研究所、长春光机研究所、青岛海洋研究所、南海海洋研究所联合组成调研组,开展了海洋机器人课题的可行性调研工作,在全国二十多个单位进行了调研,在调研中召开了海洋科学工作者、海军指战员、打捞人员、潜水员等各种类型座谈会十余次,调研人员深入工作一线,积极了解海上潜水作业中潜水员进行救捞的情况与海上石油开采平台的工作情况。潜水员进行水下作业时,20米以下很难看清目标,50米以下漆黑一团,每次潜水只能持续工作15~20分钟。潜水员容易患潜水减压病,导致脊髓部分的中枢神经损伤[10],进行深水域作业时会造成氧气及氮气中毒[11]。基于当时的实际情况,在调研总结会上,参加调研的单位又一次重申:开展海洋机器人研究势在必行[8]。研发水下探测及作业装置———水下机器人的呼声越来越高。

2.3重要推动者

通过一系列的调研,研发水下机器人这一课题得到了大多数的人的支持,但在之后的落实过程中,又经历了困难与曲折。考虑到当时的科技水平,有人认为:工业机器人没搞好就搞水下机器人,简直就是异想天开。同时在经济上,还面临着缺乏经费的难题。是否能顺利进行这一课题的研发,还有很多困难要克服。

正在研究人员为这一课题能否继续进行而发愁时,得到时任中科院技术部主任、学部委员李薰的支持。李薰(1913—1983)早年通过湖南省试留学英国,在谢菲尔德大学(TheUniversityofSheffield)冶金学院深造,研究冷加工对钢的性能影响和氢在钢中的作用。回国后李薰负责筹建并主持中国科学院金属研究所的工作。国外的求学经历使他更容易接受新技术新方法的挑战,在工作中敢于创新,同时还号召高级研究人员一定要有自己的基础性研究工作,讲究实效,注重实际[12]。对我国现行的科技体制存在的很多弊端,多次提出批评和改革意见。20世纪50年代李薰创造性地提出解决我国稀土资源利用的问题。后期为我国制造第一颗原子弹,最先在国内研制出分离铀235的关键部件———甲种分离膜。这些成就与他对科研积极的态度密切相关。

1978年7月,中科院沈阳分院成立后,李薰任分院长。当时沈阳自动化研究所正在积极开展人工智能和机器人技术的研究,但大家对于人工智能和机器人技术的认识不一致,工作进行难度较大。为了统一认识,排除干扰,尽快立题,李熏建议将题目改成“智能机器在海洋中应用研究”。1981年11月,在李薰主持下召开了智能机器人在海洋中的应用课题审议会,并组织了技术学部委员对这一课题进行评议。陶亨咸、杨家墀、常迥、张仲俊、张作梅等五位学部委员参加评议,并一致同意立题[8]。李薰对开发这门学科的必要性、现实性和应用前景提出了肯定性的意见,最终智能机器在海洋中应用研究被确定为中科院的重点课题。

2.4拍板定方案

关于水下机器人的研发这一课题历经几番波折终于正式确立,沈阳自动化研究所与上海交通大学达成了合作研制本体的协议,并先后和国内许多单位签订了有关部门的研制协议。将研制中的海洋机器人被定名为“海人一号(HR-1)”。为了进一步明确“海人一号”的具体实际方案,1982年,中国科学院与有关部委在杭州莫干山又一次召开了“海人一号”方案设计审定会。

在莫干山会议纪要中,就海洋机器人课题有这样一段历史性的概括:“代表们一致认为,随着近年来我国海上石油开发、海洋调查、海洋工程和救捞事业的发展,当前研制的无人有缆深潜器是发展我国海洋事业迫切需要的工具,对四化和国防建设都有很大的现实意义,应予积极支持。沈阳自动化所研究有远见地预见到这种发展趋势,能及时提出了该项研究课题,并主动与上海交大等单位合作,适应了国家的需要,对此与会代表一致充分肯定……”[8]。会上海军代表要求:新的水下机器人应能深潜到水下200米,并能将看到的东西拿上来。经委代表要求:不单要样机,还要产品,要打破过去科研项目只搞原型(功能机)样机的惯例,要拿出符合英国船级标准,能够在工程中使用的无人遥控深潜器来……所有这些都为水下机器人的研制提出了更高的要求。

1983年这一课题正式列为中国科学院重点研究课题,从此,有了必要全面开展研究工作的经费。中国科学院拨款115万(科研经费100万,试验费15万)以支持实际的科研工作[8]。从立题到正式批准,足足经过了四年时间。

海洋机器人的研制,是一个包括深潜技术、密封技术、自动控制、机器人技术、电视、声纳、信息传输、流体控制等技术的综合项目。沈阳自动化研究所设计的“HR-1海人一号”,是我国的一个开创性项目,所以在莫干山会议上专家根据各方面的要求审议后,确认这一样机的主要设计要求应该是:最大工作水深:200米;工作半径:100米;工作海况:4级;重量:2000公斤(空气中)~17公斤(水中);前进和后退速度:2节;左移和右移速度:0.5节;上浮和下潜速度:0.5节;定深范围系统误差:0~200米≤2米;定向范围与精度:0~360°±2.5;定高范围与系统误差:2~10米≤0.5米;云台水平转动范围:±180°;云台俯仰转动范围:±90°;机械手:五自由度六功能,抓重5公斤(空气中)[8]。这些要求既适应工程实际需要,也具有同类产品的技术水平。根据这些要求,沈阳自动化研究所“海人一号”课题组完成了最后的设计方案。

3中国水下机器人制造从样机换代到投放企业的缓慢推进

沈阳自动化研究所与上海交通大学合作研发的我国第一台水下机器人“海人一号”于1985年12月在我国大连海域进行了海试,根据海试发现的问题进行了大幅度的改进,将原来以模拟技术为主的控制、水上水下通信、主从机械手等子系统改进为以多微机组成的控制系统。改进后重量和体积分别减少了三分之二和二分之一,性能也有了明显提高[13]。1986年12月“海人一号”在我国南海再次进行了海试,取得成功。

“海人一号”原理样机(如图1)试验成功标志着我国在追踪高技术发展道路上的一次成功突破,为下一步水下机器人的研发作了良好铺垫。尤其在机械手的控制、水下机器人的航行控制、水下磁耦合电机等方面有一定的创新[8]。“海人一号”的控制系统(如图2)由5个子系统组成:航行控制子系统、主从机械手子系统、信息交换子系统、观察子系统及传感器子系统。可以完成4个自由度的运动控制:进退速度控制、自动定深 控制、自动定 高控制、自动 定向控制。“海人一号”不设中继器,使用中性主缆传送动力和实现水下设备与水下设备之间的信息交换。水面操控设备和监视、显示设备除主手外均放在控制台上[14]。

沈阳自动化研究所在下一步研发水下机器人时,将研发工作与引进技术结合起来,以“突破中型,扩向两头”(指发展重型和轻型的水下机器人)的指导思想引进了中型水下机器人RECON-IV技术,以使我国这方面的技术在更高起点上发展。RECON-IV技术引进项目已经国家计委批准,并与1985年12月14日与美国沛瑞(PERRY)公司正式签字,合同有效期为15年,合同产品 为RECON-IV-300-SIA-X,通过这次技术引进,达到掌握和应用水下机器人方面的技术,生产出符合国际船级社标准的水下机器人。这项技术的引进,是以“在研究的基础上引进,在引进的基础上提高研究水平的原则”下进行的,它将为“七五”期间开发研制大、中、小型海洋水下机器人系列产品提供必要的技术条件,使我国这方面技术在更高的起点上发展。

在“海人一号”原 理样机试 验成功后,“金鱼一号”、“金鱼二号”、“金鱼三号”轻型水下机器人也相继研发成功。其中,“金鱼二号”在吉林省丰满水电站扩建时,用于观测进水口栏污栅锈蚀情况。中型海洋机器人就是在引进美国沛瑞公司制造技术的基础上,攻克关键技术后研制成的“无人遥控深潜器RECONIV-300-SIA-X”,这台机器人可以小批量生产,用于海底石油开发、海上军事试验、海底资源勘测等。

1986年国家实施《国家高技术研究发展计划纲要》,简称“863计划”,其中自动化领域纳入了智能机器人技术和计 算机集成 制造系统 (ComputerIntegratedManufacturingSystem,CIMS),同时对机 器人技术发展作了重要战略调整,从单纯的研发机器人技术向机器人技术与自动化工艺装备扩展,将中心任务定义为研究和开发面向先进制造的机器人制造单元及系统,自动化装备、特种机器人,促进传统机器人的智能化和机器人产业的发展,提高我国自动化技术的整体水平。“863计划”实施之 前,包括“海人 一号”、“金鱼号”等系列水下机器人都属于有缆遥控式机器人,潜深只有数百米,能达到的海域非常有限。在新目标和新要求之下,水下机器人开始探索新的研发方向———无缆(自治)水下机器人。

4结论

中国在改革开放之后将视野放到高技术产业技术创新的角度,从各方面积极与国际发展形势接轨。以人工智能和机器人技术为代表的高新技术在我国起步较晚,在“七五”计划及其他科技政策的推动下,通过跟踪国外先进技术,结合当时中国国情,创新性地研发出适用于我国生产环境中使用的机器人,“海人一号”的成功研发,打破了其他国家在这一方面的技术垄断,为我国下一步开发更先进的水下机器人打下坚实基础。“海人一号”是原理样机,距离实用还有很大距离。尽管经过后期技术不断改进,有多种适用于不同工作环境的水下机器人研发成功,但均未走上大规模产业化发展阶段,很长一段时间国内的应用客户大多是购买或租借国外现有产品。

中国机器人的发展状况 篇9

由中国机械工程学会和上海泰沣展览服务有限公司共同主办的第四届中国国际机器视觉展览会MVChina2009将于2009年3月24日至26日在上海展览中心中央大厅举行。展会主要展示机器视觉部件、配件及图像处理系统、光学系统、机器视觉系统等。与MVChina2009展览会同期将举办第四届中国国际机器视觉发展论坛。展品范围如下。

一、机器视觉部件

1.核心部件

(1) 智能相机:黑白智能相机、线扫描智能相机、彩色智能相机、CMOS智能相机、读码器等。 (2) 板卡:黑白采集卡、图像压缩/解压板卡、彩色采集卡、1394接口板卡、图像处理板卡等。 (3) 软件包:图像处理软件、机器视觉工具软件。

2.配件

(1) 工业相机:CMOS相机、CCD彩色相机、面阵相机、CAMERA-LINK相机、行扫描相机、红外相机、高速相机、1394接口相机。 (2) 工业镜头:相机镜头、放大镜、高分辨率镜头、图像扫描镜头、聚光透镜、望远镜、摄像机镜头。 (3) 光源:LED光源、氙气照明系统、紫外照明系统、红外光源、光纤照明系统、荧光照明系统。 (4) 辅助产品:标定块、光栅、围圈、连线及连接器、电源、底板。

二、机器视觉辅件

(1) 图像处理系统:光学文字、识别系统、自动化/机器人技术、红外图像系统。 (2) 光学系统:显微镜、激光扫描仪、内窥镜、管道镜。

三、机器视觉系统

中国机器人的发展状况 篇10

目前, 全球企业无一例外面对“成本上涨”的挑战, 对于依赖人力和技术的制造型企业, 如何实现减少人力的投入, 降低废品率, 压缩生产成本, 高效节能的生产尤为重要。F A N U C作为全球领先的工业机器人制造商, 拥有强大的研发团队, 不断的研制新产品, 此次推出的M-2000i A和Paint Mate 200i A, 更能极大地帮助客户提高生产效率和生产质量、降低人力消耗, 更通过完善的技术成为节能领域的先锋和支持者, 引领全球工业的自动化进程。

M-2000i A系列是世界上最大的可搬运超重物体的机器人, 它有两种型号, 分别为一次可举起900k g重物的M-2000i A/900L和一次可举起1 2 0 0 k g重的M-2000i A/1200, 能够做到更快、更稳、更精确地移动大型部件。

作为发那科的成熟产品全电动伺服驱动M系列机器人的发展, M-2000i A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-2000i A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。M-2000i A/900L型机器人在保证速度及路径精度的前提下能将900kg重的部件举到6.2m高。

新机器人在维持低载重机器人灵活性的同时加快了机械臂运转速度并处理好了惯性问题。为适应在严酷的条件下工作, 它的机械臂防护达到I P67等级, 能够防止灰尘进入、水浸及人身接触。

虽然构造略显笨重, 但M-2000i A/1200的装备却一点也不含糊, 也配备有摄像机和高灵敏度的“手指”。

另一款Paint Mate 200i A是轻巧、高效、精确和敏捷的机器人。它是F A N U C机器人系列中最流行的款式。从1992年第一代该款机器人正式投入生产后, 在全世界已经大约有13 000台被售出。这款机人现在已开始用于涂装, 它还可应用于苛刻的工业条件、洁净室、食物处理、教育、材料清理、装配等多个领域。

空间智能机器人领域的中国先行者 篇11

中国航天科技集团公司第五研究院总体部研制的空间机械臂臂展超过10米，具有自主爬行及扩展能力，灵活性高，可达范围广，能够同时实现大范围大负载操作以及局部精细化操作。

空间机械臂主管设计师王友渔说，机械臂可头尾互换，这种技术可以大大降低空间机器人及其辅助系统的重量，最大程度地扩大了机械臂的活动范围，与目前国际上应用的典型空间机械臂设计指标相比较，在质量、负载能力、输出力矩、刚度等方面均达到或超越了当前世界先进水平。

在会展现场，采样机械臂同样引人注目。虽然体积小、重量轻，但是控制精度高、样品获取能力强，可完成地外天体表面无人自主采样全过程任务。

五院总体部采样机械臂主管设计师姜水清说，目前，世界上还没有一个国家能够实现无人参与的地外天体采样返回任务，国外的火星着陆器机器人，在火星上将样品采集和送到分析仪器所在位置上，供科学仪器进行分析，“而我们研制的采样机械臂产品不仅能够进行样品采集，还能完成容器转移等一系列样品采集任务”。

为了实现机器臂近距离操作的准确性，航天五院502所还研制了不同于一般空间用检测相机的“手眼双目相机”。据大会现场技术人员介绍，一般的监控相机可以记录操作或动作的过程，而“手眼相机”则类似人的眼睛，参与到空间操作中最关键的部分，机械臂的远离、接近、抓取和操作目标物体等每一步动作都要依赖“手眼相机”提供的位置数据来完成。

“手眼双目相机”还做到了尽可能的小身材、小重量，其探头部分在集成了光学照明和成像功能的情况下仅重不足500克。这主要得益于对镜头前端的优化设计和体积小、结构简单的照明方案，据称，经过精简，相机本体结构仅包含了两个零件。

此外，在世界机器人大会上，航天五院502所还展出了空间自主加注系统，就像“太空自主加油站”，通过对卫星的多次补给，能够实现提升卫星机动能力和续航能力，增加有效载荷搭载重量的目的。

空间机器人的研制是机器人领域和航天领域两大产业的有机融合和跨系统创新，将对各相关领域和专业技术起到极强的牵引和推动作用。

新松:领航中国机器人产业 篇12

实现国内智能移动机器人技术零的突破

新松公司成立于2000年, 以新品研发、科技创新为发展核心, 依托中科院沈阳自动化研究所强大的研发平台, 不断赶超国外先进机器人技术。历经14年的发展, 新松目前市值已经跻身全球同行前三位。新松主导产品包括工业机械手臂、智能移动机器人 (AGV) 、洁净机器人等产品, 其中智能移动机器人产品技术已经达到国际领先水平。

新松智能移动机器人研发之路始于1991年, 当时沈阳金杯客车公司为扩大生产规模, 按照国外先进方式设计了汽车总装线, 但由于当时特殊的国际环境, 在引进智能移动机器人 (AGV) 产品时遇到了困难, 由于该项技术在国内尚属空白, 因此导致该总装线工作无法完成。基于瞄准国际前沿技术、解决重大科技难题、为国家经济建设服务的宗旨, 沈阳自动化研究所组成项目组, 与沈阳金杯客车公司签订合同, 开始了“总装车间发动机、油箱、后桥智能移动机器人及副环线装配系统”项目的研制开发。

没有任何可供借鉴的经验, 一切都是从零开始, 接手这个项目存在很大风险。为了实现该项技术在国内“零”的突破, 凭借从事移动机器人技术研究的基础, 项目组接受了这个挑战。在两年多的时间里, 查阅了大量资料, 进行了近千次的试验, 取得大量数据, 从导航机构、控制结构算法、跟踪系统到系统结构, 攻克了多个难关, 经过艰苦的努力, 项目工作圆满完成并投入实际应用。

完成后的金杯客车总装线实现了动态装配, 在三个装配段由九台智能移动机器人 (AGV) 构成三个副环线, 将发动机、后桥、油箱等部件自动输送至主悬挂链的下方, 跟踪链上悬挂的车体, 自动对准安装螺孔位置, 把部件举升到位, 人工完成穿螺栓并拧紧, 随后智能移动机器人 (AGV) 自动脱离部件快速返回起始位置, 装载新的部件, 进入下一工作循环。使用该系统后装配效率明显提高, 由人工装配每天最多完成五十台, 达到每天可完成二百多台。

该项目的圆满完成令沈阳金杯客车公司十分满意。该公司在用户报告中评价:“实现了装配环节的自动导引装配功能, 完善了整个装配生产线, 大大降低了工人的劳动强度, 为我公司实现年产四万辆汽车打下了坚实的基础, 同时把我国汽车工业生产技术推向一个新的水平。”

至此, 国产智能移动机器人 (AGV) 产品首次研制成功, 并第一次投入实际应用, 改写了中国智能移动机器人 (AGV) 技术“零”的记录, 填补了国内空白。该项目技术性能达到国际20世纪80年代水平, 其中自动跟踪处于运动状态中的待装配车体技术已达到国际先进水平。

强势发展将中国机器人产品远销海外市场

截至目前, 新松公司智能移动机器人技术历经20多年的技术锤炼, 产品种类已涵盖装配型智能移动机器人、搬运型智能移动机器人、智能巡检机器人三大类百余种产品。其中搬运型智能移动机器人已经在国内的烟草、电力、医药、化工、能源等领域广泛投入使用;而装配型智能移动机器人目前垄断国内汽车生产厂商95%市场份额的同时, 也远销到美国、加拿大、墨西哥、俄罗斯、印度等全球13个国家和地区, 卓越的技术、精良的产品质量得到了国外汽车生产厂商的一致好评。美国通用汽车公司于2007年开始使用新松公司智能移动机器人, 此后每次通用公司在全球扩大生产规模都会采购一定数量的新松装配型智能移动机器人产品, 截至目前新松公司为美国通用汽车提供的智能机器人产品已经超过百余台, 这也打破了近30年来中国机器人产品只有进口没有出口的历史。

新松公司智能移动机器人产品拥有绝对的自主知识产权, 为进一步迎合市场需求, 公司科研部门不断在智能移动机器人导航方式、供电方式等领域寻求新的突破。公司目前产品按导航方式可以分为电磁导航、磁导航、激光导航、惯性导航、GPS导航等方式。智能移动机器人的导航技术多种多样, 不同的场合采用不同的导航技术。随着高新材料的层出不穷, 公司也在不断钻研创新, 今后将会有路径柔性更好、定位精度更准确、更适合市场需求的产品问世。导航方式好比智能移动机器人的大脑, 指引机器人运动的方向, 而作为智能移动机器人另一个核心技术电力供应技术也是新松公司寻求突破的重点, 2014年新松公司研发出了全球首创智能移动机器人混合供电技术, 并在今年生产了近50台拥有该供电技术的智能移动机器人产品。

500万套成型—硫化轮胎AGV系统

新松500万套成型—硫化轮胎AGV系统将服务于中策橡胶集团有限公司清泉二期车间, 该车间生产全钢轮胎, 最大产能8500条/24小时, 新松AGV系统将同时为130台硫化机服务。AGV每次从移载机上获取2个轮胎, 根据硫化机的实际生产状况, 在调度系统的协调下, 依次为不同的硫化机配送轮胎。

该系统由AGV、导航系统、充电系统、AGV控制台、无线通讯系统、任务管理系统、AGV车载控制系统和数据采集系统等组成。该系统中采用的新松AGV载荷能力达300kg, 具有无轨、智能、站点自动识别、自动导引、无线通讯能力, 安全性高, 具有环保优势。

新松AGV使用新松自主开发的专用驱动单元, 本驱动系统在国内处于领先地位, 在国际上具有一定竞争力, 专用车轮具有强度高、耐磨损、稳定性高、有一定的弹性等优点, 非常适合于AGV车体的使用。驱动轮单元内安装有电机、减速器及各种检测装置, 体积小、功能完备、工作可靠、易于维修维护;在AGV四周安装非接触式防碰传感器, 当AGV发现运行前方一定距离内有物体阻挡时, 自动减速或暂停运行, 待物体移开时自动恢复运行;AGV采用新松公司自主研发的磁导航传感器, 该传感器结构紧凑、使用简单、导航范围宽、导航精度高、灵敏度高、抗干扰性好。同时磁导航传感器可以区分出磁场的N/S极, 针对复杂的环线应用更为灵活。新松公司的磁导航系统可确保AGV导航精度控制在±10mm内。AGV电气系统设计采用CAN总线技术实现系统集成模块化设计, 便于维护;同时具有故障报警及自诊断定位功能。