世界機(jī)器人之父恩格爾伯格先生認(rèn)為，機(jī)器人目前尚沒有準(zhǔn)確的定義，但有一點(diǎn)可以確定，即機(jī)器人不一定像人，但能替代人工作。美國不僅將工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人看做是機(jī)器人，還將無人機(jī)、水下潛器、月球車甚至巡航導(dǎo)彈等都看做是機(jī)器人。 機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算器、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)。它一般由機(jī)械本體、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種綜合了人和機(jī)器特長、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化裝置。它既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機(jī)器可長時(shí)間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力，特別適合于多品種、小批量的柔性生產(chǎn)。是當(dāng)代研究十分活躍，應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。 技術(shù)現(xiàn)狀及國內(nèi)外概況 國內(nèi)外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展 日本在1967年由川崎重工業(yè)公司從美國Unimation公司引進(jìn)機(jī)器人及其技術(shù)，1968年試制出第一臺川崎的“尤尼曼特”機(jī)器人。80年代中期，日本機(jī)器人的產(chǎn)量和安裝的臺數(shù)在國際上躍居首位，成為“機(jī)器人王國”。 美國是機(jī)器人的誕生地，1962年研制出世界上第一臺機(jī)器人，由于美國從60年代到70年代期間，只在幾所大學(xué)和少數(shù)公司開展研究工作；70年代后期，美國在技術(shù)路線上仍把重點(diǎn)放在研究機(jī)器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領(lǐng)域的高級機(jī)器人的開發(fā)上，使日本的機(jī)器人后來居上。進(jìn)入80年代后，美國開始研制帶有視覺、力覺的第二代機(jī)器人，目前美國的機(jī)器人技術(shù)特點(diǎn)是：性能可靠，功能全面，精確度高；機(jī)器人語言類型多、應(yīng)用廣，水平高居世界之首；智能技術(shù)發(fā)展快，其視覺、觸覺等人工智能技術(shù)已在航天、汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用；高智能、高難度的軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等發(fā)展迅速，在國際上處于領(lǐng)先地位。 德國機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位。70年代中后期，政府在“改善勞動條件計(jì)劃”中規(guī)定，對于一些有危險(xiǎn)、有毒、有害的工作崗位，必須以機(jī)器人來代替人的勞動。這個(gè)計(jì)劃推動了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展。德國除了將機(jī)器人應(yīng)用在汽車工業(yè)外，還在紡織工業(yè)使用機(jī)器人，使紡織業(yè)重新振興。目前其智能機(jī)器人的研究和應(yīng)用方面，在世界上處于公認(rèn)的領(lǐng)先地位。 前蘇聯(lián)（主要是在俄羅斯），機(jī)器人技術(shù)研究是從50年代后半期開始。1968年成功地試制出一臺深水作業(yè)機(jī)器人；1971年研制出工廠用的機(jī)器人；到1975年，已研制出30個(gè)型號的120臺機(jī)器人。前蘇聯(lián)的機(jī)器人在數(shù)量、質(zhì)量和技術(shù)水平上均處于世界前列地位。 中國在“七五”計(jì)劃中把機(jī)器人列為國家重點(diǎn)科研規(guī)劃內(nèi)容，在沈陽建立了全國第一個(gè)機(jī)器人研究示範(fàn)工程，全面展開了機(jī)器人基礎(chǔ)理論與基礎(chǔ)元器件研究。十多年來，相繼研制出示教再現(xiàn)型的搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴漆、裝配等門類齊全的機(jī)器人及水下作業(yè)、軍用和特種機(jī)器人。中國自行研制的機(jī)器人噴漆流水線在長春第一汽車廠及東風(fēng)汽車廠已投入運(yùn)行。 國內(nèi)外機(jī)器人產(chǎn)業(yè)及巿場 機(jī)器人作為現(xiàn)代制造業(yè)主要的自動化裝備，已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、工程機(jī)械、電子信息、家電、化工等行業(yè)，進(jìn)行焊接、裝配、搬運(yùn)、加工、噴涂、碼垛等復(fù)雜作業(yè)。據(jù)1998年統(tǒng)計(jì)，全世界機(jī)器人的擁有量達(dá)72萬臺。國際上生產(chǎn)機(jī)器人的主要廠家有：日本的安川電機(jī)、OTC、川崎重工、松下、不二越、日立、法那克；歐洲的CLOOS（德國）、ABB（瑞典）、COMAU（意大利）、IGM（奧地利）、KUKA（德國）等。 國內(nèi)外機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢 ＊ 機(jī)器人性能提高：高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修，單機(jī)價(jià)格不斷下降，平均單機(jī)價(jià)格從1991年的10.3萬美元降至2000年的6萬美元左右； ＊ 機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展：例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問巿； ＊ 機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)更新加快：隨?技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)近十年來發(fā)展變化很快。以安川MOTOMAN機(jī)器人產(chǎn)品為例，L系列機(jī)器人持續(xù)10年，K系列持續(xù)5年時(shí)間，SK系列持續(xù)3年時(shí)間，1998年底安川公司推出了最新的UP系列，其突出的特點(diǎn)是：大臂釆用新型的非平行四邊形的單連桿機(jī)構(gòu)，工作空間有所增加，本體自重進(jìn)一步減少，變得更加輕巧； ＊ 機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧。安川公司的UP系列機(jī)器人釆用了新開發(fā)的控制器YASNAC XRC，主要特點(diǎn)是具有網(wǎng)絡(luò)通信功能。目前，比較引人注目還有DENSO公司的“NetwoRC”（New Technology Worldwide Open Robot Controller）控制器，其特點(diǎn)是：釆用板卡式PC結(jié)構(gòu)，約為臺式PC大?。挥?個(gè)ISA總線擴(kuò)展槽，可安裝Ethernet卡、Device Net卡和圖像處理卡；NetwoRC是開放式機(jī)器人控制器技術(shù)發(fā)展的典型代表。機(jī)器人控制網(wǎng)絡(luò)化已成為發(fā)展趨勢； ＊ 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除釆用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機(jī)器人則釆用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用； ＊ 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)程作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人； ＊ 當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納（Sojanor）”機(jī)器人就是成功應(yīng)用的最著名實(shí)例； ＊ 機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從1994年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來，這種新型裝置已成為國際研究的熱點(diǎn)之一，紛紛探索開拓其實(shí)際應(yīng)用的領(lǐng)域。 國內(nèi)外機(jī)器人應(yīng)用情況 日本 全世界投入使用的機(jī)器人數(shù)量近年來快速增加，目前，日本實(shí)際裝配的機(jī)器人總量占世界總量的一半。裝配是日本機(jī)器人的最大應(yīng)用領(lǐng)域，它擁有的機(jī)器人占總數(shù)的42%；焊接是應(yīng)用的第二大領(lǐng)域，占機(jī)器人總數(shù)的19%；注塑是第三大應(yīng)用領(lǐng)域，占機(jī)器人總數(shù)約12%，機(jī)加工次之為8%。 在汽車工業(yè)的應(yīng)用 在日本汽車工業(yè)中，機(jī)器人用于上料/卸料占很大數(shù)量。 對于點(diǎn)焊應(yīng)用來說，目前已廣泛釆用電驅(qū)動的伺服焊槍，豐田公司已決定將這種技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備國內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人，可以提高焊接質(zhì)量，在短距離內(nèi)的運(yùn)動時(shí)間也大為縮短。該公司高度低的點(diǎn)焊機(jī)器人，用來焊接車體下部零件，還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起，共同對車體上部進(jìn)行加工，從而縮短了整個(gè)焊接生產(chǎn)線長度。目前，用二臺機(jī)器人協(xié)調(diào)工作進(jìn)行弧焊已相當(dāng)普遍，不必再為特殊工件專門設(shè)計(jì)成本高的專用夾具，并能保持最佳的焊接壓力。目前，豐田公司已開始使用能焊接0.6mm厚的薄鋼板（間隙2mm）的弧焊機(jī)器人，能從鋼板一側(cè)進(jìn)入到焊接位置，而不必象點(diǎn)焊機(jī)器人那樣需要從鋼板兩側(cè)進(jìn)入到焊接位置，因而將優(yōu)先取代某些點(diǎn)焊作業(yè)。目前激光焊接在日本還不普遍，然而，柔性本體生產(chǎn)線（FBL）方案的應(yīng)用已日益增多。在這種場合，各種形狀的鈑金件都是激光焊接，以形成車體的鈑金件。預(yù)計(jì)今后激光在汽車工業(yè)的應(yīng)用會增加。由于運(yùn)動控制性能的提高，一些新應(yīng)用已變得可能，其中一個(gè)例子是焊接油箱的接縫，尤其是油箱形狀變得愈來愈復(fù)雜而且要保持恒定的線焊速度。 就控制網(wǎng)絡(luò)而言,日本汽車工業(yè)中最普遍的總線是Device-Net，而豐田則釆用其自行制定的ME-Net，日產(chǎn)釆用JEMA-Net（日本電機(jī)工業(yè)會網(wǎng)）。在日本汽車工業(yè)中是否會實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化，目前還不能確定。另一方面，日本機(jī)器人制造商提出了一種“現(xiàn)實(shí)機(jī)器人仿真”（RRS）兼容軟件接口。因此，目前日本汽車制造商（尤其是對于點(diǎn)焊應(yīng)用）通過諸如RoBCAD、I-Grip等商用仿真軟件，可以作出各種機(jī)器人的動態(tài)仿真。 最新進(jìn)展情況 日本歐姆龍公司研制一種能按用戶手指動作、手臂姿勢，或用聲音指示前進(jìn)、后退及左右移動的自主式雙臂機(jī)動機(jī)器人，它能識別出自己的主人，并遵照主人的命令行事，還具有語音合成功能，也能與人一起協(xié)作搬運(yùn)桌子，還能時(shí)刻注意道路上的堵塞情況或運(yùn)動方向的變化，是世界上第一臺適應(yīng)自然交流方式及與人協(xié)調(diào)工作的機(jī)器人。其腿部釆用了全向機(jī)動輪，頭部裝有一臺CCD攝像機(jī)，有兩只手臂，每只手臂有7個(gè)自由度，能舉最大20公斤的重量物，其腕部裝有6軸力傳感器。機(jī)器人主體部分裝有4臺個(gè)人計(jì)算器，共有7個(gè)中央處理單元。機(jī)器人依靠電池可以連續(xù)工作1小時(shí)，其身高1.7米，運(yùn)動速度10釐米/秒。該機(jī)器人還裝有超聲波傳感器，以避免與人類伙伴相撞。 美國 美國科學(xué)家近日研制一種球體機(jī)器人，其最大的特點(diǎn)是可以幫助宇航員做各種輔助工作。它身上安裝的傳感器可以探知航天飛行器內(nèi)部的氣體成分、溫度變化和空氣壓力狀況。即使在失重狀態(tài)下，這種機(jī)器人在計(jì)算器的指揮下也能自如地行走和工作，而且能幫助宇航員與地面控制中心聯(lián)絡(luò)，把有關(guān)信息輸入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 中國 目前，中國已開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人，其中有130多臺/套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線（站）上獲得規(guī)模應(yīng)用，弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線。 沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司為上海匯眾汽車制造有限公司設(shè)計(jì)制造12臺弧焊機(jī)器人組成的焊接生產(chǎn)線，用于為上海汽車工業(yè)公司配套生產(chǎn)桑塔納轎車轉(zhuǎn)向器、減振器、別克轎車減振器等部件。該線還配有10臺回轉(zhuǎn)工作臺、一臺翻轉(zhuǎn)工作臺、39套焊接夾具等裝置，可年產(chǎn)桑塔納汽車配件30萬套和別克轎車配件10萬套。該公司研究開發(fā)專門用于點(diǎn)焊和搬運(yùn)的6自由度SASUN–RD120點(diǎn)焊機(jī)器人，具有操作範(fàn)圍大、運(yùn)動速度快等特點(diǎn)。該公司研究開發(fā)的金杯客車制造有限公司SASUN–100SA地板點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)，釆用四自由度直角座標(biāo)型點(diǎn)焊機(jī)器人，交流伺服電機(jī)驅(qū)動，絕對位置碼盤反餽，負(fù)載能力100kg。聯(lián)動作業(yè)的四臺機(jī)器人之間設(shè)置連鎖保護(hù)，可避免由于工作不同步而造成機(jī)器人之間相互碰撞。系統(tǒng)具有完善的報(bào)警功能，可對焊鉗的上下管冷卻水分別進(jìn)行檢測，并能檢測焊點(diǎn)漏焊。該生產(chǎn)線的生產(chǎn)節(jié)拍為35分鐘，焊接作業(yè)空間為15m/10m/03m，焊點(diǎn)數(shù)量為30點(diǎn)，點(diǎn)焊作業(yè)時(shí)間控制在25分鐘以內(nèi)，可年產(chǎn)中型面包車5萬輛。 北京機(jī)械工業(yè)自動化研究所研制出大型龍門式仿形噴涂機(jī)器人，長春客車廠釆用該機(jī)器人對火車客車廂體進(jìn)行噴漆，可以在20分鐘內(nèi)為一輛火車車廂噴上均勻的油漆，遇到車門和車窗時(shí)，噴槍會立即停止噴漆。既把工人從惡劣有害的工作環(huán)境中解放出來，又提高了噴涂質(zhì)量和效率。該機(jī)器人釆用積木形式結(jié)構(gòu)，運(yùn)輸安裝方便，工作可靠，維修保養(yǎng)方便，適合大型或重型結(jié)構(gòu)車體的噴涂作業(yè)，可廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、鐵路機(jī)車車輛制造業(yè)、集裝箱制造業(yè)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)歷經(jīng)二十余年的基礎(chǔ)理論與應(yīng)用研究，已開發(fā)管內(nèi)補(bǔ)口噴涂作業(yè)機(jī)器人、激光內(nèi)表面淬火機(jī)器人、管內(nèi)X射線檢測機(jī)器人。這幾種機(jī)器人已分別應(yīng)用于“陜－京”天然氣管線工程X射線檢測、上海浦東國際機(jī)場內(nèi)防腐補(bǔ)口、大慶油田內(nèi)防腐及抽油泵內(nèi)表面處理等重要的管道工程。 中國智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計(jì)劃的支持下，也取得了顯著的成果。其中6,000米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平，該機(jī)器人在1995年深海試驗(yàn)獲得成功，使中國能夠?qū)Υ笱蠛５走M(jìn)行精確、高效、全覆蓋的觀察、測量、儲存和進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，并能精確繪制深海礦區(qū)的二維、三維海底地形地貌圖，推動了中國海洋科技的發(fā)展。