工業機器人概述及發展趨勢

　　1.1工業機器人發展概述

　　工業機器人是最典型的機電一體化數字化裝備，技術附加值很高，應用范圍很廣，作為先進制造業的支撐技術和信息化社會的新興產業，將對未來生產和社會發展起著越來越重要的作用。國外專家預測，機器人產業是繼汽車、計算機之后出現的一種新的大型高技術產業。

　　據聯合國歐洲經濟委員會（UNECE）和國際機器人聯合會（IFR）的統計，世界機器人市場前景看好，從20世紀下半葉起，世界機器人產業一直保持著穩步增長的良好勢頭。進入20世紀90年代，機器人產品發展速度加快，年增長率平均在10％左右。2004年增長率達到創記錄的20％。其中，亞洲機器人增長幅度最為突出，高達43%。

　　1.2國外工業機器人發展趨勢

　　1.2.1工業機器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修），而單機價格不斷下降，平均單機價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。

　　1.2.2機械結構向模塊化、可重構化發展。例如關節模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統三位一體化；由關節模塊、連桿模塊用重組方式構造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產品問市。

　　1.2.3工業機器人控制系統向基于PC機的開放型控制器方向發展，便于標準化、網絡化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模塊化結構；大大提高了系統的可靠性、易操作性和可維修性。

　　1.2.4機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機器人還應用了視覺、力覺等傳感器，而遙控機器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術來進行環境建模及決策控制；多傳感器融合配置技術在產品化系統中已有成熟應用。

　　1.2.5虛擬現實技術在機器人中的作用已從仿真、預演發展到用于過程控制，如使遙控機器人操作者產生置身于遠端作業環境中的感覺來操縱機器人。

　　1.3中國工業機器人發展現狀

　　中國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，生產了部分機器人關鍵元器件，開發出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人；其中有130多臺套噴漆機器人在二十余家企業的近30條自動噴漆生產線（站）上獲得規模應用，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。

　　但總的來看，中國的工業機器人技術及其工程應用的水平和國外比還有一定的距離，如：可靠性低于國外產品；機器人應用工程起步較晚，應用領域窄，生產線系統技術與國外比有差距。

　　1.4工業機器人應用領域發展趨勢

　　經過四十多年的發展，工業機器人已在越來越多的領域得到了應用。在制造業中，尤其是在汽車產業中，工業機器人得到了廣泛的應用。如在毛坯制造（沖壓、壓鑄、鍛造等）、機械加工、焊接、熱處理、表面涂覆、上下料、裝配、檢測及倉庫堆垛等作業中，機器人都已逐步取代了人工作業。

　　隨著工業機器人向更深更廣方向的發展以及機器人智能化水平的提高，機器人的應用范周還在不斷地擴大，已從汽車制造業推廣到其他制造業，進而推廣到諸如采礦機器人、建筑業機器人以及水電系統維護維修機器人等各種非制造行業。

　　在國外，工業機器人技術日趨成熟，已經成為一種標準設備被工業界廣泛應用。從而，相繼形成了一批具有影響力的、著名的工業機器人公司，它們包括：瑞典的abbRobotics，日本的fanuc、Yaskawa，德國的kukaRoboter，美國的AdeptTechnology、AmericanRobot、EmersonIndustrialAutomation、S-TRobotics，意大利comau，英國的AutoTechRobotics，加拿大的JcdInternationalRobotics，以色列的RobogroupTek公司，這些公司已經成為其所在地區的支柱性產業。

　　在國內，工業機器人產業剛剛起步，但增長的勢頭非常強勁。如中國科學院沈陽自動化所投資組建的新松機器人公司，年利潤增長在40%左右。

　　1.5工業機器人四大家族

　　1.5.1日本發那科（Fanuc）

　　FANUC是日本一家專門研究數控系統的公司，成立于1956年。是世界上最大的專業數控系統生產廠家，占據了全球70%的市場份額。FANUC于1959年首先推出了電液步進電機，在后來的若干年中逐步發展并完善了以硬件為主的開環數控系統。

　　進入70年代，微電子技術、功率電子技術，尤其是計算技術得到了飛速發展，FANUC公司毅然舍棄了使其發家的電液步進電機數控產品，一方面從GETTES公司引進直流伺服電機制造技術。1976年FANUC公司研制成功數控系統5，隨后又與SIEMENS公司聯合研制了具有先進水平的數控系統7，從這時起，FANUC公司逐步發展成為世界上最大的專業數控系統生產廠家。

　　自1974年，FANUC首臺機器人問世以來，FANUC致力于機器人技術上的領先與創新，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，是世界上唯一一家既提供智能機器人又提供智能機器的公司。FANUC機器人產品系列多達240種，負重從0.5公斤到1.35噸，廣泛應用在裝配、搬運、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產環節，滿足客戶的不同需求。

　　2008年6月，FANUC成為世界上第一個裝機量突破20萬臺機器人的廠家；2011年，FANUC全球機器人裝機量已超25萬臺，市場份額穩居第一。

　　FANUC發布史上最“給力”機器人

　　2015年，FANUC向大眾展示了M-2000iA系列的機器人。M-2000iA系列是世界上最大、最強壯的可搬運超重物體的機器人，有兩種型號，一個是可舉起900公斤重物的M-2000iA/900（動作半徑4680mm）和能舉起1200公斤的M-2000iA/1200（動作半徑3730mm），能夠做到更快、更穩、更精確地移動大型部件，用于物流搬運、機床上下料、裝配、碼垛、材料加工、拾取及包裝及舉重表演等。

　　當需要處理超重部件，如機床組裝、車身定位時，M-2000iA機器人可實現安全快捷的安置，能代替起重機、運輸班車、龍門吊工作。

　　1.5.2ABB（Asea Brown Boveri）

　　ABB是一家瑞士-瑞典的跨國公司，集團總部位于瑞士蘇黎世。1988年創立于歐洲，1994年進入中國，1995年成立ABB中國有限公司。2005年起，ABB機器人的生產、研發、工程中心都開始轉移到中國，目前，中國已經成為ABB全球第一大市場。

　　ABB集團業務遍布全球100多個國家，擁有14.5萬名員工，2014年全球銷售收入約400億美元，在華銷售收入約58億美元。

　　ABB在中國擁有研發、制造、銷售和工程服務等全方位的業務活動，員工1.9萬名。在中國大陸設有38個子公司和100多個辦事處。ABB機器人產品和解決方案已廣泛應用于汽車制造、食品飲料、計算機和消費電子等眾多行業的焊接、裝配、搬運、噴涂、精加工、包裝和碼垛等不同作業環節。

　　機器人業務屬于ABB五大業務部門中的離散自動化與運動控制部。該部門在中國擁有以下生產基地：西安ABB大功率整流器有限公司、ABB高壓電機有限公司、北京ABB電氣傳動系統有限公司、上海ABB工程有限公司、上海ABB電機有限公司、上海ABB動力傳動有限公司、廣州ABB微聯牽引設備有限公司、南昌ABB發電機有限公司。其中上海ABB工程有限公司是ABB機器人業務全球總部，也是ABB集團重要的機器人研發和生產基地，擁有最先進的機器人生產線。

　　ABB發布全球首款雙臂人形協作機器人

　　ABB2015年發布了全球首款真正實現人機協作的雙臂機器人YuMi，YuMi具有協同式雙臂，配有突破性功能，將小件裝配等自動化帶入一個全新時代，其靈活的雙臂以軟性材料包裹，并配備創新的力傳感技術及最先進的軟件控制系統。YuMi從機械手表的精密部件到手機、平板電腦以及臺式電腦零件的處理，都能以其精確性輕松應對，甚至連穿針引線都不在話下。YuMi將人與機器人并肩合作變為現實，并宣告一個人機協作新時代的來臨。

　　1.5.3日本安川電機機

　　安川電機創立于1915年，總部位于日本福岡縣北九州市。1999年4月，安川電機（中國）有限公司在上海注冊成立，注冊資金3110萬美金，公司位于上海市黃河路21號鴻祥大廈12樓。

　　截至2011年3月，安川的機器人累計出售臺數已突破23萬臺，活躍在從日本國內到世界各國的焊接、搬運、裝配、噴涂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。

　　2012年7月，安川電機海外首個機器人生產基地落戶常州武進高新區，該基地將用最新的設備生產用于汽車相關制造的溶解用機器人。項目總投資約3億元，設計產能12000臺套機器人/年（含控制系統），年銷售6億元人民幣。基地已于2013年6月投入生產。

　　安川重磅推出機械外骨骼ReWalk

　　安川電機2015年重磅推出了“輔助脊髄損傷患者步行的機器人”ReWalk，為脊髄損傷患者帶來了福音。ReWalk作為外骨骼狀機器人，不采用力傳感器和肌電傳感器，而是采用通過可以定位穿戴者的身體重心進行步行的獨創性計算程序算法，從而實現步行自然化和穿戴簡便化，在歐美已實現商品化，可幫助因為脊髄損傷造成的下肢麻痹患者實現站立和步行。患者在指定醫院接受使用訓練（基礎訓練20小時，應用訓練最低20小時）后，便可在日常生活中使用。

　　1.5.4德國庫卡（kuka）

　　庫卡（KUKA）是世界工業機器人和自動控制系統領域的頂尖制造商，總部位于德國奧格斯堡。

　　KUKA機器人公司在全球擁有20多個子公司，其中大部分是銷售和服務中心。KUKA在全球的運營點有：美國，墨西哥，巴西，日本，韓國，***，印度和歐洲各國。庫卡機器人（上海）有限公司是德國庫卡公司設在中國的全資子公司，成立于2000年，是庫卡公司在德國以外設立的第一家，也是唯一一家海外工廠。庫卡機器人（上海）有限公司位于上海市。庫卡機器人的品牌代言人是乒乓球運動員蒂姆波爾。

　　1973年KUKA研發其第一臺工業機器人，即名為FAMULUS。這是世界上第一臺機電驅動的6軸機器人。今天該公司四軸和六軸機器人有效載荷范圍達3~1300公斤、機械臂展達350~3700mm，機型包括：SCARA、碼垛機、門式及多關節機器人，皆采用基于通用PC控制器平臺控制。KUKA的機器人產品最通用的應用范圍包括工廠焊接、操作、碼垛、包裝、加工或其它自動化作業，同時還適用于醫院，比如腦外科及放射造影。

　　庫卡推出首款輕型工業機器人

　　2015年，庫卡推出首款輕型工業機器人LBRiiwa，LBRiiwa是一款具有突破性構造的7軸機器人手臂，其極高的靈敏度、靈活度、精確度和安全性的產品特征，使它特別適用于柔性、靈活度和精準度要求較高的行業（如電子、醫藥、精密儀器等），可滿足更多工業生產中的操作需要。

　　傳統的工業機器人往往被鐵柵隔離，以防止其用力過猛傷及附近的工人，而LBRiiwa在接觸到人體時，則會按照設定的程序自動彈開保持安全距離。它的機身裝配有7個力矩傳感器，使得其能夠精確感知外部所施加力量的大小。

　　綜合財務數據來看，對運動控制掌握的深度決定機器人企業的體量。四大家族中惟有發那科研發和制造數控系統，這是比電機、伺服等更底層的運動控制技術，可以說FANUC是最具有運動控制基因的企業，ABB和安川電機相當，處于中等，KUKA沒有。

　　截止2013年末FANUC市值300億美元，營業收入60億美元，凈利潤15億美元，毛利率和凈利率分別達到48%和25%，除市值低于ABB外，其他各項指標都遙遙領先。考慮到ABB是大型的工業集團，機器人和自動化業務占比低，可以認為機器人四大家族中FANUC體量最大。

　　ABB和安川電機的運動控制技術都比較單一，只有FANUC通過數控系統，將其連接在一起，產生了1+1遠大于2的協同作用。

　　同為日企，FANUC和安川電機在工業機器人收入基本一致的情況下，市值、凈利率相差10倍以上，凈利潤相差約20倍；作為歐洲企業的ABB和KUKA機器人收入相同，市值和凈利潤相差約30倍。

　　機器人本體不是高利潤的行業，純粹的工業機器人企業很難有大體量和高估值。機器人的價值在于作為系統集成的中心，與其他業務結合提供整體解決方案所產生的協同作用。而與機床數控相結合是最合適的。FANUC無疑是一個成功的典范。