1.3　工业机器人的应用

1.3.1　技术发展与产品应用

(1)技术发展简史

世界工业机器人的简要发展历程、重大事件和重要产品研制的情况如下。

1959年:Joseph F.Engelberger(约瑟夫·恩盖尔柏格)利用George Devol(乔治·德沃尔)的专利技术,研制出了世界上第一台真正意义上的工业机器人Unimate。该机器人具有水平回转、上下摆动和手臂伸缩3个自由度,可用于点对点搬运。

1961年:美国GM(通用汽车)公司首次将Unimate工业机器人应用于生产线,机器人承担了压铸件叠放等部分工序。

1968年:美国斯坦福大学研制出了首台具有感知功能的第二代机器人Shakey。同年,Unimation公司将机器人的制造技术转让给了日本KAWASAKI(川崎)公司,日本开始研制、生产机器人。

1969年:瑞典的ASEA公司(阿西亚,现为ABB集团)研制了首台喷涂机器人,并在挪威投入使用。

1972年:日本KAWASAKI(川崎)公司研制出了日本首台工业机器人“Kawasaki⁃Unimate2000”。

1973年:日本HITACHI(日立)公司研制出了世界首台装备有动态视觉传感器的工业机器人;而德国KUKA(库卡)公司则研制出了世界首台6轴工业机器人Famulus。

1974年:美国Cincinnati Milacron(辛辛那提·米拉克隆,著名的数控机床生产企业)公司研制出了首台微机控制的商用工业机器人Tomorrow Tool(T3);瑞典ASEA公司研制出了世界首台微机控制、全电气驱动的5轴涂装机器人IRB6;全球最著名的数控系统(CNC)生产商,日本FANUC公司(发那科)开始研发、制造工业机器人。

1977年:日本YASKAWA(安川)公司开始工业机器人研发生产,并研制出了日本首台采用全电气驱动的机器人MOTOMAN⁃L10(MOTOMAN 1号)。

1978年:美国Unimate公司和GM(通用汽车)公司联合研制出了用于汽车生产线的垂直串联型(vertical series)可编程通用装配操作人PUMA(programmable universal manipulator for assembly);日本山梨大学研制出了水平串联型(horizontal series)自动选料、装配机器人SCARA(selective compliance assembly robot arm);德国REIS(徕斯,现为KUKA成员)公司研制出了世界首台具有独立控制系统、用于压铸生产线工件装卸的6轴机器人RE15。

1983年:日本DAIHEN公司(大阪变压器集团Osaka Transformer Co.,Ltd.所属,国内称OTC或欧希地)公司研发了世界首台具有示教编程功能的焊接机器人。

1984年:美国Adept Technology(娴熟技术)公司研制出了世界首台电机直接驱动、无传动齿轮和铰链的SCARA机器人Adept One。

1985年:德国KUKA(库卡)公司研制出了世界首台具有3个平移自由度和3个转动自由度的Z型6自由度机器人。

1992年:瑞士Demaurex公司研制出了世界首台采用3轴并联结构(parallel)的包装机器人Delta。

2005年:日本YASKAWA(安川)公司推出了新一代、双腕7轴工业机器人。

2006年:意大利COMAU(柯马,菲亚特成员,著名的数控机床生产企业)公司推出了首款WiTP无线示教器。

2008年:日本FANUC公司(发那科)、YASKAWA(安川)公司的工业机器人累计销量相继突破20万台,成为全球工业机器人累计销量位居前列的企业。

2009年:ABB公司研制出全球精度最高、速度最快的6轴小型机器人IRB120。

2013年:谷歌公司开始大规模并购机器人公司,至今已相继并购了Autofuss、Boston Dynamics、Bot & Dolly、DeepMind、Holomni、Industrial Perception、Meka、Redwood Robotics、Schaft、Nest Labs、Spree、Savioke等多家公司。

2014年:ABB公司研制出世界上首台真正实现人机协作的机器人YuMi。同年,德国REIS(徕斯)公司并入KUKA(库卡)公司。

(2)典型应用

根据国际机器人联合会(IFR)等部门的最新统计,当前工业机器人的应用行业分布情况大致如图1.3.1所示。其中,汽车及汽车零部件制造业、电子电气工业、金属制品及加工业是目前工业机器人的主要应用领域。

汽车及汽车零部件制造业历来是工业机器人用量最大的行业,其使用量长期保持在工业机器人总量的40%左右,使用的产品以加工、装配类机器人为主,是焊接、研磨、抛光、装配及涂装机器人的主要应用领域。

电子电气(包括计算机、通信、家电、仪器仪表等)是工业机器人应用的另一主要行业,其使用量也保持在工业机器人总量的20%左右,使用的主要产品为装配、包装类机器人。

金属制品及加工业的机器人用量大致占工业机器人总量的10%,使用的产品主要为搬运类的输送机器人和装卸机器人。

建筑、化工、橡胶、塑料以及食品、饮料、药品等其他行业的机器人用量都在工业机器人总量的10%以下,橡胶、塑料、化工、建筑行业使用的机器人种类较多,食品、饮料、药品行业使用的机器人通常以加工、包装类为主。

1.3.2　主要生产企业

目前,全球工业机器人的主要生产厂家有日本的FANUC(发那科)、YASKAWA(安川)、KAWASAKI(川崎)、NACHI(不二越)、DAIHEN(OTC或欧希地)、Panasonic(松下),瑞士和瑞典的ABB,德国KUKA(库卡)、REIS(徕斯,现为KUKA成员),意大利COMAU(柯马),奥地利IGM(艾捷默),韩国的HYUNDAI(现代)等。其中,FANUC、YASKAWA、ABB、KUKA是当前工业机器人研发生产的代表性企业;KAWASAKI、NACHI公司是全球最早从事工业机器人研发生产的企业;DAIHEN的焊接机器人是国际名牌;以上企业的产品在我国的应用最为广泛。

以上企业从事工业机器人研发的时间,基本分为图1.3.2所示的20世纪60年代末、70年代中、70年代末3个时期。