工业机器人概况

         工业机器人应用范围广阔，主要用在装配、搬运、码垛、焊接、点焊、涂胶、喷涂等各领域。

美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称"机器人王国"的日本起步至少要早五六年。经过30多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。
        由于美国政府从20世纪60年代到70年代中的十几年期间，并没有把工业机器人列入重点发展项目，只是在几所大学和少数公司开展了一些研究工作。对于企业来说，在只看到眼前利益，政府又无财政支持的情况下，宁愿错过良机，固守在使用刚性自动化装置上，也不愿冒着风险，去应用或制造机器人。加上，当时美国失业率高达6．65％，政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此不予投资，也不组织研制机器人，这不能不说是美国政府的战略决策错误。70年代后期，美国政府和企业界虽有所重视，但在技术路线上仍把重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，致使日本的工业机器人后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，产品在国际市场上形成了较强的竞争力。
        进入80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才对机器人真正重视起来，政策上也有所体现，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。
        80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要，美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60％的机器人市场。
      尽管美国在机器人发展史上走过一条重视理论研究，忽视应用开发研究的曲折道路，但是美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先地位。其技术全面、先进，适应性也很强。具体表现在：
（1）性能可靠，功能全面，精确度高；
（2）机器人语言研究发展较快，语言类型多、应用广，水平高居世界之首；
（3）智能技术发展快，其视觉、触觉等人工智能技术已在航天、汽车工业中广泛应用；
（4）高智能、高难度的军用机器人、太空机器人等发展迅速，主要用于扫雷、布雷、侦察、站岗及太空探测方面。

        早在1966年，美国Unimation公司的尤尼曼特机器人和AMF公司的沃莎特兰机器人就已经率先进入英国市场。1967年英国的两家大机械公司还特地为美国这两家机器人公司在英国推销机器人。接着，英国 Hall Automation公司研制出自己的机器人RAMP。70年代初期，由于英国政府科学研究委员会颁布了否定人工智能和机器人的Lighthall报告，对工业机器人实行了限制发展的严厉措施，因而机器人工业一蹶不振，在西欧差不多居于末位。
       但是，国际上机器人蓬勃发展的形势很快使英政府意识到：机器人技术的落后，导致其商品在国际市场上的竞争力大为下降。于是，从70年代末开始，英国政府转而采取支持态度，推行并实施了一系列支持机器人发展的政策和措施，如广泛宣传使用机器人的重要性、在财政上给购买机器人企业以补贴、积极促进机器人研究单位与企业联合等，使英国机器人开始了在生产领域广泛应用及大力研制的兴盛时期。

        法国不仅在机器人拥有量上居于世界前列，而且在机器人应用水平和应用范围上处于世界先进水平。这主要归功于法国政府一开始就比较重视机器人技术，特别是把重点放在开展机器人的应用研究上。
        法国机器人的发展比较顺利，主要原因是通过政府大力支持的研究计划，建立起一个完整的科学技术体系。即由政府组织一些机器人基础技术方面的研究项目，而由工业界支持开展应用和开发方面的工作，两者相辅相成，使机器人在法国企业界很快发展和普及.　

        德国工业机器人的总数占世界第三位，仅次于日本和美国。这里所说的德国，主要指的是原联邦德国。它比英国和瑞典引进机器人大约晚了五六年。其所以如此，是因为德国的机器人工业一起步，就遇到了国内经济不景气。但是德国的社会环境却是有利于机器人工业发展的。因为战争，导致劳动力短缺，以及国民技术水平高，都是实现使用机器人的有利条件。到了70年代中后期，政府采用行政手段为机器人的推广开辟道路；在"改善劳动条件计划"中规定，对于一些有危险、有毒、有害的工作岗位，必须以机器人来代替普通人的劳动。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。日尔曼民族是一个重实际的民族，他们始终坚持技术应用和社会需求相结合的原则。除了像大多数国家一样，将机器人主要应用在汽车工业之外，突出的一点是德国在纺织工业中用现代化生产技术改造原有企业，报废了旧机器，购买了现代化自动设备、电子计算机和机器人，使纺织工业成本下降、质量提高，产品的花色品种更加适销对路。到1984年终于使这一被喻为"快完蛋的行业"重新振兴起来。与此同时，德国看到了机器人等先进自动化技术对工业生产的作用，提出了1985年以后要向高级的、带感觉的智能型机器人转移的目标。经过近十年的努力，其智能机器人的研究和应用方面在世界上处于公认的领先地位。

        在前苏联（主要是在俄罗斯），从理论和实践上探讨机器人技术是从50年代后半期开始的。到了50年代后期开始了机器人样机的研究工作。1968年成功地试制出一台深水作业机器人。1971年研制出工厂用的万能机器人。早在前苏联第九个五年计划（1970年一1975年）开始时，就把发展机器人列入国家科学技术发展纲领之中。到1975年，已研制出30个型号的120台机器人，经过20年的努力，前苏联的机器人在数量、质量水乎上均处于世界前列地位。国家有目的地把提高科学技术进步当作推动社会生产发展的手段，来安排机器人的研究制造；有关机器人的研究生产、应用、推广和提高工作，都由政府安排，有计划、按步骤地进行。

        日本在60年代末正处于经济高度发展时期，年增长率达11％。第二次世界大战后，日本的劳动力本来就紧张，而高速度的经济发展更加剧了劳动力严重不足的困难。为此，日本在1967年由川崎重工业公司从美国Unimation公司引进机器人及其技术，建立起生产车间，并于1968年试制出第一台川崎的“尤尼曼特”机器人。
        正是由于日本当时劳动力显著不足，机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎。日本政府一方面在经济上采取了积极的扶植政策，鼓励发展和推广应用机器人，从而更进一步激发了企业家从事机器人产业的积极性。尤其是政府对中、小企业的一系列经济优惠政策，如由政府银行提供优惠的低息资金，鼓励集资成立“机器人长期租赁公司”，公司出资购入机器人后长期租给用户，使用者每月只需付较低廉的租金，大大减轻了企业购入机器人所需的资金负担；政府把由计算机控制的示教再现型机器人作为特别折扣优待产品，企业除享受新设备通常的40%折扣优待外，还可再享受 13％的价格补贴。另一方面，国家出资对小企业进行应用机器人的专门知识和技术指导等等。
        这一系列扶植政策，使日本机器人产业迅速发展起来，经过短短的十几年，到80年代中期，已一跃而为“机器人王国”，其机器人的产量和安装的台数在国际上跃居首位。按照日本产业机器人工业会常务理事米本完二的说法：“日本机器人的发展经过了60年代的摇篮期，70年代的实用期，到80年代进人普及提高期。”并正式把1980年定为“产业机器人的普及元年”，开始在各个领域内广泛推广使用机器人。
        日本政府和企业充分信任机器人，大胆使用机器人。机器人也没有辜负人们的期望，它在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和降低生产成本方面，发挥着越来越显著的作用，成为日本保持经济增长速度和产品竞争能力的一支不可缺少的队伍。
        日本在汽车、电子行业大量使用机器人生产，使日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制造成本则大为降低。从而使日本生产的汽车能够以价廉的绝对优势进军号称“汽车王国”的美国市场，并且向机器人诞生国出口日本产的实用型机器人。此时，日本价廉物美的家用电器产品也充斥了美国市场……这使“山姆大叔”后悔不已。日本由于制造、使用机器人，增大了国力，获得了巨大的好处，迫使美、英、法等许多国家不得不采取措施，奋起直追。

“年度机器人大奖”2007：机器人从汽车领域走向医疗食品领域

        日本经济产业省2007年12月20日举行了优秀机器人技术表彰大会“‘年度机器人大奖’2007”（图1）。获得评审员最高评价，荣膺经济产业大臣奖的是日本FANUC公司的技术——利用2台机器人通过图像识别后，控制机械臂对传送带上的小型容器进行抓取（图2）。主要面向食品及医疗器械生产现场。
　　FANUC代表董事社长稻叶善治领奖时发表了谢辞，并表示“产业机器人此前一直面向汽车制造领域，而今后将迈向服务产业、医疗及食品领域”。从优秀奖评选结果也能看出，面向医疗·食品领域等的技术较多，以此鼓励机器人技术的应用范围扩大。

图1：经济产业大臣将奖状授予FANUC代表董事社长稻叶善治

图2：FANUC的两台机器抓取小箱的样子        图3：ZMP的“miuro”

        2007“年度机器人”表彰大会继2006年之后此次已是第2届。2007年11月27日评定了13件优秀奖，然后从其中选出了大奖等5件特别奖。获奖机器人将于12月21日～22日在东京都港区的TEPIA宇宙科学馆展出。其余4件特别奖如下。

　　最优秀中小·风险企业奖授予个人机器人开发风险企业ZMP的“miuro”（图3）。miuro是一款具备移动功能的音乐播放器。配备有扬声器系统，通过改变两个车轮的转数，身体可随着音乐旋转移动。
　　日本机械工业联合会会长奖授予松下电工的“血液及身体检测搬运机器人系统”（图4）。可由多个机器人协同进行血液及身体检测的受理以及对自动分析装置的设置等作业。
 

图4：松下电工的“血液及身体检测搬运机器人系统”

图5：Harmonic Drive Systems的小型马达

　　中小企业基础整备机构理事长奖授予Harmonic Drive Systems的小型马达（图5）。特点是：虽然尺寸很小，直径和长度分别只有17.5mm和47mm，不过最大扭矩却达到了0.3Nm。

　　评审员特别奖授予九州大学、日立制作所、日立医疗器械、瑞穗医科工业、东京大学、早稻田大学等联合开发的“MR图像感应小型手术用机器人技术系统”（图6）。其特点是：可在MRI装置内等强磁场环境下操作手术器械。马达一般是通过磁场来发挥驱动力作用。因此在MRI装置等强磁场环境下，产生及控制驱动力的难度很大。为了避免这一影响，将马达设置在了离开强磁环境的部位，在以线传方式操作手术器械方面花费了心血。
　　特别奖以外的8件优秀奖如下。
·乐高日本的“教育用Lego Mindstorm NXT”
·富士通、富士通研究所、富士通自动化等的“小型类人机器人HOAP”

·津村及富士重工业等的“连接式医药品容器更换机器人”
· FAIN-Biomedica及名古屋大学等的“血管内手术技术培训用超精密人体机器人EVE”
·小松制作所、IVIS、I.DEN VIDEOTRONICS、CyVerse及MARUMA等联合开发的“消防机器人”
·IDEC的“HG1T/HG1H型小型示教盒”
·新能源·产业技术综合开发机构、产业技术综合研究所及日本机器人工业会等的“依据国际标准的RT中间件（OpenRTM-aist-0.4.0）”
·电装Wave的“面向机器人·FA设备的开放网络接口‘ORiN’”

图6：九州大学及日立制作所等的“MR图像感应小型手术用机器人技术系统”