回望60年世界機器人歷史,展望中國機器人未來

距離1949年新中國成立,已經整整70年。當清晨的陽光自東向西灑向祖國廣袤壯美的疆土,我們迎來中華人民共和國70歲華誕,這一天,連接著輝煌的過往,預示著無限的希望;這一天,觸動著我們心底最溫柔的情愫,更激發了每個中國人為夢想奮鬥的豪情。中國從一個貧窮落後的農業國家,發展到如今的第二大經濟強國,70年前百廢待興,70年後繁榮昌盛,這離不開時代的機遇,也離不開中國人的自強不息。

中國工業同樣趕上了時代發展的大浪潮,世界機器人行業因為中國而添上了濃墨重彩的一筆,而加下來,中國是否能夠續寫機器人的輝煌,我們先一起來回顧一下60年來機器人歷史上的重大創新。

世界機器人發展大事件

1920年,一名捷克作家發表了一部名為《羅薩姆的萬能機器人》的劇本,劇中敘述了一個叫羅薩姆的公司把機器人作為人類生產的工業品推向市場,讓它充當勞動力代替人類勞動的故事。

1940年,科幻作家阿西莫夫就提出了“機器人三原則”,

1959年,世界機器人的創新歷史從George Devol和Joseph Engelberger研發出第一臺工業機器人開始。它重達兩噸,由磁鼓上的程序控制。他們使用了液壓執行器,並在關節座標系中進行了編程,即在教學階段存儲了各個關節的角度,並在操作中進行了回放。它們精確到1 / 10,000英寸以內。

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1961年,Unimation在通用汽車安裝了第一臺工業機器人。世界上第一個工業機器人是在新澤西州特倫頓的GM Ternstedt工廠的生產線上使用的機器人,該機器人生產門和窗把手,變速旋鈕,燈具和其他用於汽車內飾的硬件。Unimate機器人的4,000磅重臂遵循存儲在磁鼓中的分步命令,對壓鑄金屬進行熱排序和堆放。該機器人的製造成本為65,000美元,但Unimation以18,000美元的價格出售。

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1962年,第一臺圓柱形機器人被製造,AMF的VersatranAmerican Machine and Foundry(AMF)在美國坎頓的福特工廠安裝了6臺Versatran機器人。它從“多功能轉移”一詞命名為Versatran

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1967年,歐洲第一臺工業機器人被製造,歐洲第一臺工業機器人Unimate安裝在瑞典UppslandVäsby的Metallverken

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1968年仿生學第一次被使用,像章魚的觸手臂由馬文·明斯基(Marvin Minsky)開發。

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1969年,通用汽車在其洛茲敦裝配廠安裝了第一批點焊機器人,Unimation機器人提高了生產率,並允許90%以上的車身焊接操作實現自動化,而傳統工廠的焊接則是手動,骯髒且危險的工作,而大型夾具和固定裝置佔了傳統工廠的20%至40%

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1969年,斯坦福研究所展示了用於移動機器人指導的機器人視覺。

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1969年,挪威Trallfa提供了首臺商用噴漆機器人。這些機器人是在1967年挪威人手短缺期間為內部使用而噴漆手推車的。

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1969年,Unimate機器人進入日本市場。Unimation與川崎重工簽署了許可協議,以生產和銷售面向亞洲市場的Unimate機器人。川崎將省力型機器和系統的開發和生產視為重要任務,併成為日本工業機器人領域的先驅。1969年,該公司成功開發了Kawasaki-Unimate 2000,這是日本有史以來第一臺工業機器人

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1969年,日立(日本)開發了世界上第一臺基於視覺的全自動智能機器人,該機器人可以根據平面圖組裝對象。機器人可以根據從裝配計劃圖的直接視覺圖像中創建的信息來構建模塊。

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1971年,辛德芬根戴姆勒·奔馳公司的第一條液壓驅動機器人生產線。對於戴姆勒-奔馳,庫卡與構建機器人歐洲第一焊接傳輸線於1971年。

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1971年,成立了日本機器人協會(JIRA,後稱JARA)這是第一個全國性的機器人協會。日本機器人協會於1971年成立,是一個自願組織,即工業機器人對話組織。的座談改組為日本工業機器人協會(JIRA)於1972年,並且協會1973年正式成立

1972年,在歐洲安裝機器人生產線。意大利的FIAT和日本的日產安裝了點焊機器人的生產線。

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1973年,第一個具有六個機電驅動軸的機器人KUKA從使用Unimate機器人發展為開發自己的機器人。他們的機器人Famulus是第一個具有六個機電驅動軸的機器人。

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1973年,Scheinemann在美國Vicarm Inc.開始生產Vicarm /斯坦福臂。斯坦福大學的手臂是一種機械手,它利用觸摸和壓力傳感器的反饋進行小零件組裝。斯坦福大學手臂的開發商Scheinman教授成立了Vicarm Inc.,以銷售用於工業應用的手臂版本。新手臂由小型計算機控制。

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1973年,日立(日本)開發了用於混凝土樁杆行業的自動錨固機器人。該機器人是第一臺帶有用於移動物體的動態視覺傳感器的工業機器人。它在移動模具時識別模具上的螺栓,並與模具運動同步地緊固/鬆開螺栓。

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1974年,第一臺由微型計算機控制的工業機器人上市。理查德·霍恩(Richard Hohn)為辛辛那提·米拉克龍公司(Cincinnati Milacron Corporation)開發了第一臺商用微型計算機控制的工業機器人。該機器人稱為T3,即明天工具。

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同樣是1974年,首批電弧焊機器人在日本上班。在日本,川崎基於Unimate設計創建了一個弧焊機器人,用於製造摩托車車架。他們還在其Hi-T-Hand機器人中開發了觸摸和力感測功能,使該機器人能夠以每針一秒鐘的速度將銷釘引導入孔中。

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1974年,第一個全電動,微處理器控制的工業機器人,ASEA的IRB 6問世,採用擬人化設計,其手臂運動模仿了人類手臂的運動,有效載荷為6kg,5軸。S1控制器是第一個使用英特爾8位微處理器的控制器。內存容量為16KB。該控制器具有16個數字I / O,並通過16個按鍵和一個四位LED顯示屏進行編程。第一種型號IRB 6是由ASEA首席執行官Curt Nicolin於1972-1973年開發的,並於1973年8月首次進行了展示。Magnussons在Genarp收購了該型號,用於對彎曲的不鏽鋼管進行打蠟和拋光以90°角。

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1974年,日立(日本)開發了第一臺精密插入控制機器人“ HI-T-HAND Expert”,該機器人具有靈活的腕部機構和力反饋控制系統。因此,它可以插入間隙約為10微米的機械零件。

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1975年,直角座標機器人Olivetti“ SIGMA”是裝配應用中最早使用的機器人之一,Olivetti SIGMA機器人在意大利用兩隻手進行組裝操作。

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1975年,ABB開發了一種工業機器人,其有效載荷高達60 kg,這滿足了汽車行業對更大負載,更大靈活性的需求。該機器人名為IRB60,最初交付給瑞典的薩博用於焊接車身。

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1975年,日立(日本)開發了第一臺基於傳感器的電弧焊接機器人“ Mr. AROS”,該機器人配有微處理器和間隙傳感器,可通過檢測工件的精確位置來糾正電弧焊接路徑。

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1976年,太空機器人問世,機械臂用於維京1號和2號太空探測器。

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1977年,日立(日本)開發了一個裝配單元,用於裝配帶有8個電視攝像機和兩個機械臂的吸塵器。

1978年,可編程通用組裝機(PUMA)由Unimation / Vicarm開發;美國,得到了通用汽車的支持,通用汽車公司得出的結論是,組裝過程中處理的所有零件中有90%的重量不超過5磅。PUMA適用於小型零件處理流水線機器人的GM規範,該機器人保持了與操作員相同的空間。

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1978年,日本山梨大學的牧野宏志(Hiroshi Makino)開發了SCARA-Robot(選擇性合規組裝機器人手臂)憑藉SCARA的平行軸關節佈局,該臂在XY方向上有些柔順,但在“ Z”方向上卻是剛性的,因此稱為“選擇性兼容”。這對於許多類型的組裝操作是有利的,即,將圓銷插入到圓孔中而沒有約束。SCARA的第二個屬性是與我們的人手臂相似的關節式雙連桿手臂佈局,因此經常使用術語“鉸接式”。此功能使手臂可以延伸到狹窄區域,然後縮回或“向上摺疊”。這對於將零件從一個單元轉移到另一個單元或用於封閉的裝載/卸載過程站是有利的。1981年,日本的Sankyo Seiki和日本的Hirata推出了SCARA機器人

1979年,德國奧本堡的Reis公司生產的第一臺具有自己的控制系統RE 15的六軸機器人。

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1979年,日本那智開發了第一臺電機驅動的機器人,點焊機器人開創了電動機器人的新時代,取代了以前的液壓驅動時代。

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1980年,首次使用機器視覺。在美國羅德島大學,一個拾箱機器人系統演示瞭如何隨機挑選零件並將其從箱子中取出。

1981年,通用汽車安裝了機器視覺系統“ CONSIGHT”。通用汽車Consight視覺系統在安大略省聖凱瑟琳斯鑄造廠的第一個生產實現方案是,在惡劣的製造環境中,使用三臺工業機器人,通過皮帶輸送機以每小時1400個小時的速度成功分揀多達六種不同的鑄件。

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同樣在1981年,美國PaR Systems推出了首臺工業龍門機器人。龍門式機器人提供的運動範圍比當今的基座式機器人大得多,並且可以替代多個機器人。(PaR 50週年,2010年)。

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1982年,IBM為機器人技術AML開發一種編程語言。AML(一種製造語言)是一種功能強大且易於使用的編程語言,是美國IBM專門針對機器人應用開發的。使用IBM個人計算機,製造工程師可以快速輕鬆地創建應用程序。

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1983年,柔性自動化裝配線被製造,西屋公司發佈有關APAS或適應性編程裝配系統的研究報告,這是在更靈活的自動化裝配線環境中使用機器人的試點項目。該方法將機器視覺用於組件的定位,定向和檢查。

1984年,美國Adept推出了第一臺直接驅動SCARA機器人AdeptOne。電動馬達直接連接到手臂,無需中間齒輪或鏈條系統。該機制的簡單性使AdeptOne機器人在持續的工業自動化應用中非常堅固,同時保持了高精度。

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1984年,瑞典ABB生產最快的組裝機器人(IRB 1000)它配備了一個垂直臂,一種懸掛式擺錘機器人。該機器人可以在大範圍內快速運行,而無需移動。它比傳統的手臂機器人快50%。(拉斯的Westerlund,人類的延伸臂)


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1992年,奧地利Wittmann推出了用於機器人的CAN-Bus控制“實際上,這些功能可以加快機器人工作單元的運行速度,這就是為什麼康涅狄格州Torrington的Wittmann機器人和自動化系統公司在18個月前為其所有CNC機器人採用CANbus的原因。銷售經理Ken Heyse解釋說:威特曼(Wittmann)以前的CNC控制器(所有機器人和外圍設備功能都使用一個微處理器)必須順序執行各種子例程,從而可能會中斷機器人的操作;相比之下,CANbus則可以在本地處理數據。以及其他下游設備都在自己的微處理器中處理數據,然後由主控制器協調所有這些工作,在Wittmann的CANbus CNC控制中,所有機器人程序和相關子例程在不同的微處理器上同時運行。Heyse說,這是一個更快的工作單元。”

1992年,瑞典ABB推出了開放式控制系統(S4)S4控制器旨在改善對用戶至關重要的兩個方面:人機界面和機器人的技術性能。

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1992年,瑞士Demaurex將其第一個Delta機器人包裝應用出售給Roland。第一個應用是6個機器人的地標性安裝,這些機器人將椒鹽脆餅裝載到泡罩托盤中。它基於洛桑聯邦理工學院(EPFL)的Reymond Clavel開發的delta機器人。

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1994年,Motoman推出了第一個機器人控制系統(MRC),該系統可同時控制兩個機器人,MRC還使從普通PC編輯機器人作業成為可能。MRC提供了控制多達21個軸的功能。它還可以同步兩個機器人的動作。

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1996年,德國庫卡公司推出了首個基於PC的機器人控制系統,首次有可能使用操作員控制設備上的6D鼠標實時移動機器人。該示教器具有Windows用戶界面,用於控制和編程任務。

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1998年,Reis Robotics推出了第五代機器人控制產品ROBOTstar V,它是機器人控制中插補週期最短的產品之一。Reis Robotics推出了第五代機器人控制產品ROBOTstar V,它是機器人控制源中插補週期最短的時間之一

同樣在1998年,瑞典ABB基於洛桑聯邦理工學院(EPFL)雷蒙德·克拉維爾(Reymond Clavel)開發的增量機器人開發了FlexPicker,這是世界上最快的揀選機器人。它能夠使用圖像技術,每分鐘拾取120個物體,或者以每秒10米的速度拾取和釋放。

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同樣在1998年,瑞士古德爾(Güdel)推出了“ roboLoop”系統,這是唯一的彎軌龍門和移送系統。roboLoop概念使一個或多個機器人托架可以跟蹤曲線並在封閉的系統中循環,從而為工廠自動化創造了新的可能性。

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1999年,德國庫卡公司首次通過互聯網對機器人進行遠程診斷

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同樣是1999年,Reis在機器人手臂內引入了集成激光束引導,Reis Robotics獲得了通過機器人手臂引導的集成激光束的專利,並推出了RV6L-CO2激光機器人模型。該技術取代了對外部光束導引裝置的需求,因此可以在高動態且無碰撞輪廓源的情況下將激光與機器人結合使用。


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2003,機器人去了火星,火星探索漫遊者任務是一項正在進行的機器人太空任務,涉及兩個漫遊者,精神號和機遇號,探索火星。它始於2003年,派遣了兩輛火星車探索火星表面和地質。

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2003年,Robocoaster,德國庫卡公司首款基於多關節機器人的娛樂機器人。庫卡公司是第一家將人與機器人緊密聯繫的機器人制造商:在Robocoaster機器人中,機器人在空中旋轉乘客,這是遊樂園和活動的非凡娛樂體驗。

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2004年,日本Motoman推出了改進的機器人控制系統(NX100),該系統可同步控制多達38個軸的四個機器人,該NX100編程器具有觸摸屏顯示器,並且基於WindowsCE的手術系統。

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2006年,意大利Comau推出了首個無線示教器(WiTP)可以執行所有傳統的數據通信/機器人編程活動,而不受連接到控制單元的電纜造成的限制,但同時又可以確保絕對的安全性。

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2006年,德國庫卡推出首臺輕型機器人。KUKA輕型機器人的外部結構是與DLR,德國機器人與機電一體化研究所合作開發的,其外部結構由鋁製成。它具有7 kg的有效負載能力,並且由於集成了傳感器,因此非常靈敏。這使其非常適合處理和組裝任務。由於它的重量僅為16公斤(第一臺機器人重達2噸!),因此它既節能又便攜,可以執行各種不同的任務。


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2006年,日本Motoman推出了人類大小的單臂(7軸)和雙臂機器人(13軸),所有電源線都隱藏在機器人臂中,它顯著增加了機器人的運動自由度。具有雙機械臂的機器人在運動中具有類似於人的靈活性,是機器維護和組裝-甚至飲料供應的理想選擇。機器人酒吧引起了全國的關注。

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2007年,日本Motoman推出了超高速電弧焊接機器人,該機器人將週期時間減少了15%,這是2007年最快的焊接機器人,通過增加40%的軸運動來達到該速度。他們的設計減少了30%的空氣切割時間。

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2007年,德國庫卡公司推出了首臺有效載荷為1000 kg的遠程機器人和重型機器人,它擴展了工業機器人的應用可能性,並創建了新的作用域和有效載荷組合

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2007年,隨著2006年第一批系統的實現,Reis Robotics成為光伏組件生產線的市場領導者,自2006年以來,光伏的新應用領域已成為使用機器人的重要市場。

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2008年,日本發那科推出了一種新型的重型機器人,其有效載荷接近1200千克,Fanuc Robotics產品經理Rich Meyer表示:“ M-2000iA是世界上最大,最堅固的六軸機器人。“它具有超越當今所有其他六軸機器人的最長的距離和最強的手腕。手腕的力量創造了一個記錄,但更重要的是,它使我們的客戶能夠將較大的重物移動很遠的距離,並具有最大的穩定性。”

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2009年,日本安川Motoman推出控制系統,最多可同步8個機器人。日本Yaskawa Motoman推出了改進的機器人控制系統(DX100),該系統可對多達72個軸的八個機器人進行完全同步控制。I / O設備和通信協議。動態干擾區可保護機器人手臂並提供高級防撞功能。

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2009年,瑞典ABB推出最小的多功能工業機器人IRB120,ABB有史以來最小的多功能工業機器人僅重25kg,可處理3kg的有效載荷(垂直腕部為4kg),有效距離為580mm。

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同樣在2009 年,Universal Robots(優傲機器人) 的首臺產品UR5上市,一種六關節鉸接式手臂機器人,這個在2008年才售出首臺的 UR5 協作式機器人徹底改變了工業機器人市場。UR5 重 18 公斤,有效負載高達 5 公斤,工作範圍為 85 釐米。

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2010年,KUKA(德國)推出了一系列帶有新控制器KR C4的貨架式機器人(Quantec),Quantec K機器人的底基極低,因此在卸貨應用中的伸出距離更大。新一代KR C4控制器是第一個將完整的安全控制器結合在單個控制系統中的控制器。這允許立即執行所有任務。

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2011,第一個太空人形機器人飛天。一架Robonaut(R2B)升空到國際空間站,R2是太空中第一個人形機器人。最初,R2部署在國際空間站內的固定基座上。接下來的步驟包括一條腿,用於爬過空間站的走廊,將R2升級以進入太空。

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2015年推出UR3,這也是全球首臺桌面協作機器人,讓機器人進入到了更小的工作區域。

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中國機器人

而反觀中國機器人市場,我國的機器人起步較晚,經過四十多年的發展,大致發展經歷了70年代的萌芽期,80年代的開發期,90年代後的實用化期。60年代初,各國開始研究機器人,但新中國剛成立,經濟發展較為滯後,百廢待興,國內多數輿論認為機器人只是為了節省勞動力,而我國勞動力資源豐富,發展機器人不一定符合我國國情,政府對此的資金投入和關注力度並不夠,同時,當是根據生產需求自行設計製造的機械手臂,大部分還是用於上下料。


80年代,技術革命的第三次浪潮衝擊著全世界,其中機器人技術逐漸被國內重視,我國在“七五”計劃中,把機器人列為國家重點科研規劃內容。

經過自動化領域專家的調研與論證,我國確定,主要開發3種類型的機器人,即特殊環境下作業的機器人,水下無纜機器人和高精度裝配機器人,以解決我國海上石油開發、海洋調查和國防急需。

1980年,我國研製成功第一臺工業機器人樣機

1985年,蔣新松在獲得中科院100餘萬元撥款後 ,中國第一臺水下機器人(海人一號)首航成功,1986年則深海試驗成功。

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1986年7月9日撥鉅款在瀋陽建立了全國第一個機器人研究示範工程,全面展開了機器人基礎理論與基礎元器件研究。

1986年2月21日,我國機器人先驅蔡鶴皋等人,自行設計研製的第一臺華宇1型弧焊機器人,並在哈爾濱星光機器廠通過鑑定。

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1987年7月,我國成立了第一屆智能機器人主題專家組

1988年,中國第一臺中型水下機器人瑞康四號投入使用

1989年,我國水下機器人首次出口美國

1990年,我國第一臺工業機器人通用控制器研製成功

1992年,國產AGV第一次應用於柔性生產線

1993年,中國唯一的機器人技術國家工程研究中心成立

1994年,中國第一臺五自由度高壓水切割機器人投入使用

1994年,我國第一臺1000米水下機器人探索者海試成功

1995年,我國第一臺6000米水下機器人CR-01海試成功

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1995年,中國手臺四自由度電焊機器人開發成功,第一條電焊機器人生產線投入使用。

1995年,自主開發的機器人技術-AGV技術出口韓國。

1997年,具有自主版權的高性能機器人控制器小批量生產。

1997年,我國自主開發的國內第一條機器人衝壓自動化線用於一汽大眾生產線。

1998年,國內手臺激光加工機器人開發成功。

1998年,國內首臺澆鑄機器人正式用於生產。

2000年,機器人技術國家工程研究中心的工業機器人部分產業化為瀋陽新松機器人自動化股份有限公司(簡稱新松)於同年7月10日在瀋陽成立,主要從事工業機器人的開發和生產。從誕生開始,新松就被科技部批准為“國家高技術研究發展計劃成果產業化基地”和“國家863計劃智能機器人主題產業化基地”。

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1991年4月8日成立廣州數控設備廠,員工20多人,年產數控系統僅幾十臺,產值不足200萬,1992年8月,自主研發第一套GSK928車床數控系統,1999年廣州數控交流伺服研發成功,填補國內空白,2000年正式轉製為民營股份制有限公司,2006年,全面貫穿實施ISO9001質量體系,自主創新研發出了工業機器人,隨後逐漸形成中檔數控系統產業化,成為中國市場主流,確立廣州數控、發那科、西門子三足鼎立局面。

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2007年,奇瑞汽車設備部下面不到10人的裝備製造科,時任奇瑞汽車設備部部長的許禮進打破進口機器人的技術壁壘和市場壟斷,8月,埃夫特智能裝備有限公司在安徽蕪湖正式成立,在與哈爾濱工業大學合作下,2008年9月20日,埃夫特自主研發的國內首臺重載165公斤機器人宣告試製成功,“漸展身手”的埃夫特通過實施改制,從奇瑞一家全資子公司轉變為混合所有制公司,由自主品牌“撐起”的機器人焊接生產線,一舉打破了國外機器人品牌在中國汽車製造領域長達30年的壟斷,此後埃夫特還設計出適用於衛浴行業的第一臺柔性打磨機器人,填補了國內同類工業機器人空白,目前埃夫特產品已進入韓國、意大利、德國、巴西、南非等海外市場。

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2005年配天(安徽)電子技術有限公司成立,2008年研製完成8軸複合加工控制系統,2010年成立北京研發中心,6月啟動工業機器人研發項目,2011年2月研製完成首臺工業機器人—AIR 10,同年研製完成伺服驅動控制器,2012年就研製完成130#、180#基座伺服電機,佔據了國內機器人的可觀市場,國內許多機器人公司的人才都出自於配天。

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中國與世界

2013年,中國成為全球第一大的工業機器人應用市場,並連續五年

2014年,新松的中國首條“機器人制造機器人”生產線投產。

2014年,英國雷丁大學的超級電腦通過“圖靈測試”。

2014年,“恰佩克獎”在中國設立,獎勵在機器人領域作出貢獻的組織和個人,旨在致力於做機器人行業發展的見證者,打造機器人行業的“諾貝爾”。

2015年,中國研製出世界首臺自主運動可變形液態金屬機器。

2015年,世界級“網紅”——Sophia(索菲亞)誕生。

2016年,谷歌(Google)旗下DeepMind公司AlphaGo戰勝李世石

2016年,美的集團最終持有德國機器人公司KUKA的94.55%的股份

2017年,索菲亞在沙特阿拉伯首都利雅得舉行的“未來投資倡議”大會上獲得了沙特公民身份,也是史上首位獲得公民身份的機器人。

2017年,美國加州的Abyss Creations公司宣佈,真正意義上的性愛女機器人已經成功研發,並正式進入全球市場開始銷售。

2017年全球首款社交機器人Jibo出現。

2017年5月22日,中國國家標準委、國家發改委、科技部和工業和信息化部聯合發佈《國家機器人標準體系建設指南》。

2017年,新松百臺工業機器人成功入駐華晨汽車,這條首次實現國產功能部件應用比例100%的白車身自動化焊裝線。承擔並實現300多項重大技術攻關突破,創造百餘項行業第一,總市值達298.94億元,在全球機器人公司排位第三,僅次於瑞士ABB和日本的發那科。

2018年,波士頓動力Atlas在社交平臺上發佈了機器人做跑酷,進行倒車或慢跑,SpotMini開門的視頻,展示了機器人的無限可能性。


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