［本文由指南車機器人學院推薦閱讀］去年全球工業機器人銷量達到24萬臺，同比增長8%。其中，我國工業機器人市場銷量超過6.6萬臺，繼續保持全球第一大工業機器人市場的地位。但是，按機器人密度來看，即每萬名員工對應的機器人保有量，我國不足30臺，遠低於全球約為50多臺的平均水平。
前瞻產業研究院《2016-2021年中國工業機器人行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》數據顯示：2015年我國工業機器人產量為 32996臺，同比增長21.7%。2016年機器人產業將繼續保持快速增長，今年一季度我國工業機器人產量為11497臺，同比增長19.9%。此外，數據顯示，2015年我國自主品牌工業機器人生產銷售達22257臺，同比增長31.3%。國產自主品牌得到了一定程度的發展，但與發達國家相比，仍有一定差距。
2016年未來全球工業機器人市場趨勢包括：大國政策主導，促使工業與服務機器人市場增長；汽車工業仍為工業機器人主要用戶；雙臂協力型機器人為工業機器人市場新亮點。
一、什麼是工業機器人
工業機器人是一種通過重複編程和自動控制，能夠完成製造過程中某些操作任務的多功能、多自由度的機電一體化自動機械裝備和系統，它結合製造主機或生產線，可以組成單機或多機自動化系統，在無人參與下，實現搬運、焊接、裝配和噴塗等多種生產作業。
當前，工業機器人技術和產業迅速發展，在生產中應用日益廣泛，已成為現代製造生產中重要的高度自動化裝備。
二、工業機器人的特點
自20世紀60年代初第一代機器人在美國問世以來，工業機器人的研製和應用有了飛速的發展，但工業機器人最顯著的特點歸納有以下幾個。
1.可編程。生產自動化的進一步發展是柔性自動化。工業機器人可隨其工作環境變化的需要而再編程，因此它在小批量多品種具有均衡高效率的柔性製造過程中能發揮很好的功用，是柔性製造系統（ＦＭＳ）中的一個重要組成部分。
2.擬人化。工業機器人在機械結構上有類似人的行走、腰轉、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有電腦。此外，智能化工業機器人還有許多類似人類的“生物傳感器”，如皮膚型接觸傳感器、力傳感器、負載傳感器、視覺傳感器、聲覺傳感器、語言功能等。傳感器提高了工業機器人對周圍環境的自適應能力。
3.通用性。除了專門設計的專用的工業機器人外，一般工業機器人在執行不同的作業任務時具有較好的通用性。比如，更換工業機器人手部末端操作器（手爪、工具等）便可執行不同的作業任務。
4.機電一體化。工業機器人技術涉及的學科相當廣泛，但是歸納起來是機械學和微電子學的結合——機電一體化技術。第三代智能機器人不僅具有獲取外部環境信息的各種傳感器，而且還具有記憶能力、語言理解能力、圖像識別能力、推理判斷能力等人工智能，這些都和微電子技術的應用，特別是計算機技術的應用密切相關。因此，機器人技術的發展必將帶動其他技術的發展，機器人技術的發展和應用水平也可以驗證一個國家科學技術和工業技術的發展和水平。
三、工業機器人常見的五大應用領域
1.機械加工應用（2%）
機械加工行業機器人應用量並不高，只佔了2%，原因大概也是因為市面上有許多自動化設備可以勝任機械加工的任務。機械加工機器人主要從事應用的領域包括零件鑄造、激光切割以及水射流切割。
2.機器人噴塗應用（4%）
這裡的機器人噴塗主要指的是塗裝、點膠、噴漆等工作，只有4%的工業機器人從事噴塗的應用。
3.機器人裝配應用（10%）
裝配機器人主要從事零部件的安裝、拆卸以及修復等工作，由於近年來機器人傳感器技術的飛速發展，導致機器人應用越來越多樣化，直接導致機器人裝配應用比例的下滑。
4.機器人焊接應用（29%）
機器人焊接應用主要包括在汽車行業中使用的點焊和弧焊，雖然點焊機器人比弧焊機器人更受歡迎，但是弧焊機器人近年來發展勢頭十分迅猛。許多加工車間都逐步引入焊接機器人，用來實現自動化焊接作業。
5.機器人搬運應用（38%）
目前搬運仍然是機器人的第一大應用領域，約佔機器人應用整體的4成左右。許多自動化生產線需要使用機器人進行上下料、搬運以及碼垛等操作。近年來，隨著協作機器人的興起，搬運機器人的市場份額一直呈增長態勢。
近年來隨著技術發展，工業機器人技術日新月異，那麼到底不同類型的工業機器都涉及哪些高科技含量的技術呢？三、六類工業機器人及其關鍵技術
1.移動機器人（AGV）
移動機器人（AGV）是工業機器人的一種類型，它由計算機控制，具有移動、自動導航、多傳感器控制、網絡交互等功能，它可廣泛應用於機械、電子、紡織、捲菸、醫療、食品、造紙等行業的柔性搬運、傳輸等功能，也用於自動化立體倉庫、柔性加工系統、柔性裝配系統（以AGV作為活動裝配平臺）；同時可在車站、機場、郵局的物品分撿中作為運輸工具。
國際物流技術發展的新趨勢之一，而移動機器人是其中的核心技術和設備，是用現代物流技術配合、支撐、改造、提升傳統生產線，實現點對點自動存取的高架箱儲、作業和搬運相結合，實現精細化、柔性化、信息化，縮短物流流程，降低物料損耗，減少佔地面積，降低建設投資等的高新技術和裝備。
2.點焊機器人
焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質量明顯優於人工焊接，大大提高了點焊作業的生產率。
點焊機器人主要用於汽車整車的焊接工作，生產過程由各大汽車主機廠負責完成。國際工業機器人企業憑藉與各大汽車企業的長期合作關係，向各大型汽車生產企業提供各類點焊機器人單元產品並以焊接機器人與整車生產線配套形式進入中國，在該領域佔據市場主導地位。
隨著汽車工業的發展，焊接生產線要求焊鉗一體化，重量越來越大，165公斤點焊機器人是當前汽車焊接中最常用的一種機器人。2008年9月，機器人研究所研製完成國內首臺165公斤級點焊機器人，併成功應用於奇瑞汽車焊接車間。2009年9月，經過優化和性能提升的第二臺機器人完成並順利通過驗收，該機器人整體技術指標已經達到國外同類機器人水平。
3.弧焊機器人
弧焊機器人主要應用於各類汽車零部件的焊接生產。在該領域，國際大型工業機器人生產企業主要以向成套裝備供應商提供單元產品為主。
關鍵技術包括：
（1）弧焊機器人系統優化集成技術：弧焊機器人採用交流伺服驅動技術以及高精度、高剛性的RV減速機和諧波減速器，具有良好的低速穩定性和高速動態響應，並可實現免維護功能。
（2）協調控制技術：控制多機器人及變位機協調運動，既能保持焊槍和工件的相對姿態以滿足焊接工藝的要求，又能避免焊槍和工件的碰撞。
（3）精確焊縫軌跡跟蹤技術：結合激光傳感器和視覺傳感器離線工作方式的優點，採用激光傳感器實現焊接過程中的焊縫跟蹤，提升焊接機器人對複雜工件進行焊接的柔性和適應性，結合視覺傳感器離線觀察獲得焊縫跟蹤的殘餘偏差，基於偏差統計獲得補償數據並進行機器人運動軌跡的修正，在各種工況下都能獲得最佳的焊接質量。
4.激光加工機器人
激光加工機器人是將機器人技術應用於激光加工中，通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業。本系統通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統通過對加工工件的自動檢測，產生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數據直接加工。可用於工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復等。
關鍵技術包括：
（1）激光加工機器人結構優化設計技術：採用大範圍框架式本體結構，在增大作業範圍的同時，保證機器人精度；
（2）機器人系統的誤差補償技術：針對一體化加工機器人工作空間大，精度高等要求，並結合其結構特點，採取非模型方法與基於模型方法相結合的混合機器人補償方法，完成了幾何參數誤差和非幾何參數誤差的補償。
（3）高精度機器人檢測技術：將三座標測量技術和機器人技術相結合，實現了機器人高精度在線測量。
（4）激光加工機器人專用語言實現技術：根據激光加工及機器人作業特點，完成激光加工機器人專用語言。
（5）網絡通訊和離線編程技術：具有串口、CAN等網絡通訊功能，實現對機器人生產線的監控和管理；並實現上位機對機器人的離線編程控制。
5.真空機器人
真空機器人是一種在真空環境下工作的機器人，主要應用於半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導體裝備整機的研發進度和整機產品競爭力的關鍵部件。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬於禁運產品目錄，真空機械手已成為嚴重製約我國半導體設備整機裝備製造的“卡脖子”問題。直驅型真空機器人技術屬於原始創新技術。
關鍵技術包括：
（1）真空機器人新構型設計技術：通過結構分析和優化設計，避開國際專利，設計新構型滿足真空機器人對剛度和伸縮比的要求；
（2）大間隙真空直驅電機技術：涉及大間隙真空直接驅動電機和高潔淨直驅電機開展電機理論分析、結構設計、製作工藝、電機材料表面處理、低速大轉矩控制、小型多軸驅動器等方面。
（3）真空環境下的多軸精密軸系的設計。採用軸在軸中的設計方法，減小軸之間的不同心以及慣量不對稱的問題。
（4）動態軌跡修正技術：通過傳感器信息和機器人運動信息的融合，檢測出晶圓與手指之間基準位置之間的偏移，通過動態修正運動軌跡，保證機器人準確地將晶圓從真空腔室中的一個工位傳送到另一個工位。
（5）符合SEMI標準的真空機器人語言：根據真空機器人搬運要求、機器人作業特點及SEMI標準，完成真空機器人專用語言。
（6）可靠性系統工程技術：在IC製造中，設備故障會帶來巨大的損失。根據半導體設備對MCBF的高要求，對各個部件的可靠性進行測試、評價和控制，提高機械手各個部件的可靠性，從而保證機械手滿足IC製造的高要求。
6.潔淨機器人
潔淨機器人是一種在潔淨環境中使用的工業機器人。隨著生產技術水平不斷提高，其對生產環境的要求也日益苛刻，很多現代工業產品生產都要求在潔淨環境進行，潔淨機器人是潔淨環境下生產需要的關鍵設備。
關鍵技術包括：
（1）潔淨潤滑技術：通過採用負壓抑塵結構和非揮發性潤滑脂，實現對環境無顆粒汙染，滿足潔淨要求。
（2）高速平穩控制技術：通過軌跡優化和提高關節伺服性能，實現潔淨搬運的平穩性。
（3）控制器的小型化技術：根據潔淨室建造和運營成本高，通過控制器小型化技術減小潔淨機器人的佔用空間。
（4）晶圓檢測技術：通過光學傳感器，能夠通過機器人的掃描，獲得卡匣中晶圓有無缺片、傾斜等信息。
隨著智能裝備的發展，機器人在工業製造中的優勢越來越顯著，機器人企業也如雨後春筍般的出現。然而佔據主導地位的還是那些龍頭企業。
附：工業機器人的十大品牌
1.發那科
發那科是日本一家專門研究數控系統的公司，是世界上唯一一家由機器人來做機器人的公司，是世界上唯一提供集成視覺系統的機器人企業。FANUC機器人產品系列多達240種，廣泛應用在裝配、搬運、焊接、鑄造、噴塗、碼垛等不同生產環節。
2.庫卡
庫卡是世界工業機器人和自動控制系統領域的頂尖製造商。庫卡工業機器人的用戶包括通用汽車、西門子等眾多單位。KUKA的機器人產品最通用的應用範圍包括工廠焊接、操作、碼垛、包裝、加工或其它自動化作業，同時還適用於醫院。
3.那智不二越
那智不二越是從原材料產品到機床的全方位綜合製造型企業。有機械加工、工業機器人、功能零部件等豐富的產品，應用的領域也十分廣泛，例如航天工業，軌道交通、汽車製造、機加工等。那智不二越著眼全球，從歐美市場擴展到中國市場，下一步將開發東南亞市場。
4.川崎機器人
川崎機器人在物流生產線上提供了多種多樣的機器人產品，在飲料、食品、肥料、太陽能等多種領域都有非常可觀的銷量。川崎的碼垛搬運等機器人種類繁多，針對客戶工場的不同狀況和不同需求提供最適合的機器人。並且公司內部有展示用噴塗機器人、焊接機器人，以及試驗用噴房等能夠為顧客提供各種相關服務。
5.ABB機器人
中國已經成為ABB全球第一大市場。目前，ABB機器人產品和解決方案已廣泛應用於汽車製造、食品飲料、計算機和消費電子等眾多行業的焊接、裝配、搬運、噴塗、精加工、包裝和碼垛等不同作業環節，幫助客戶大大提高其生產率。
6.史陶比爾
史陶比爾集團製造生產精密機械電子產品：紡織機械、工業接頭和工業機器人。系列齊全的輕、中、重負載機器人、4軸SCARA機器人、6軸機器人、特殊機器人，專用於眾多不同行業和應用。目前史陶比爾生產的工業機器人具有更快的速度，更高的精度，更好的靈活性和更好的用戶環境的特點。
7.柯馬
柯馬公司研發出的全系列機器人產品，負載範圍最小可至6公斤，最大可達800公斤。柯馬最新一代SMART系列機器人是針對點焊，弧焊，搬運，壓機自動連線，鑄造，塗膠，組裝和切割的SMART自動化應用方案的技術核心。柯馬以其不斷創新的技術，成為了機器人自動化集成解決方案的佼佼者。
8.愛普生機器人
目前，愛普生機器人在中國地區推廣的產品主要以4軸工業機器人、6軸工業機器人為主，同時提供業內通用的工業機器人（機械手）附件。作為水平多關節工業機器人領域的領先企業，愛普生全新的LS系列產品，旨在減輕繁重的人工操作。
9.日本安川
安川機器人活躍在從日本國內到世界各國的焊接、搬運、裝配、噴塗以及放置在無塵室內的液晶顯示器、等離子顯示器和半導體制造的搬運搬送等各種各樣的產業領域中。日本安川工業機器人一直獲得用戶的青睞。
10.新松機器人
新松機器人是以機器人及自動化技術為核心，致力於數字化高端裝備製造的高技術企業，在工業機器人、智能物流、自動化成套裝備、智能服務機器人等領域呈產業群組化發展。公司以工業機器人技術為核心，形成了大型自動化成套裝備與多種產品類別，廣泛應用於汽車整車及汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器等行業。
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