工业机器人的发展历史.docx

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1、90%以上的车身焊接作业可通过机器人来 自动完成。只有20%40%的传统生产厂的 焊接工作由人工完成。1969年，挪威Trallfa公司提供了第一个 商业化应用的喷漆机器人。在1967年挪威 劳动力短缺期间曾使用机器人来喷涂独轮手 推车(wheelbarrows),第一款商用喷漆机 器人就由此发展而来。1969年，Uni mat ion公司的工业机器人进 入日本市场。Uni mat ion公司与日本川崎重 工 (Kawasaki Heavy Industries) 签订许 可协议，生产Unimate机器人专供亚洲市 场销售。川崎把开发和生产能节省劳动力 的机器人和系统作为一项重要任务来完 成，

2、成为日本在工业机器人领域的先驱。1969年，川崎重工公司成功开发了 Kawasaki -Unimate2000 机器人，这是 上至生注的第二台工业机器人。1970年，在美国芝加哥举行第一届美国工 业机器人研讨会。一年以后，该研讨会升 级为国际工业机器人研讨会( International Symposium on Industrial Robots , ISIR)O举行国际工 业机器人研讨会的目的是给在机器人领域 的世界各地的研究人员和工程师提供一个 机会以展示他们的作品，并分享自己的想 法。1997年，该研讨会更名为国际机器人 研讨会(International Symposium on R

3、obotics , ISR),其中包括服务机器人的 技术。目前，国际机器人研讨会(TSR)继续开展 有关机器人的所有科学、技术和产业发展 的会议议题。研讨会的主要目的是加强学 术界和产业界的联系。现在的ISR配合国 际机器人展每年举办一次，由美国、欧洲 或亚洲的某个国家机器人协会主办。1973年，第一台机电驱动的6轴机器人面 世。德国库卡公司(KUKA)将其使用的 Unimate机器人研发改造成其第一台产业 机器人，命名为Famulus,这是世界上第一 台机电驱动的6轴机器人。1973年，日本日立公司(Hitachi)开发出 为混凝土桩行业使用的自动螺栓连接机器 人。这是第一台安装有动态视觉传

4、感器的 工业机器人。它在移动的同时能够认识浇 铸模具上螺栓的位置，并且和浇铸模具的 移动同步，完成螺栓拧紧和拧松工作。1974年，第一台小型计算机控制的工业机 器人走向市场。1974年，美国辛辛那提米 拉克龙(Cincinnati Mil acron)公司的理 查德霍恩(Richard Hohn)开发出第一 台由小型计算机控制的工业机器人，命名 为 T3,即 “The Tomorrow Tool。这是世 界上第一次机器人和小型计算机的携手合作。1971年，日本机器人协会(Japanese Robot Association)成立。这是世界上第一个国 家机器人协会。日本机器人协会最初是一 个非官

5、方的自发组织，以开展工业机器人 座谈会的形式成立。1972年，工业机器人 座谈会改名为日本工业机器人协会(Japan Industrial Robot Association , JIRA), 1973年正式注册成立。1994年改为现 名日本机器人协会(Japanese RobotAssociation, JARA)。日本工业机器人协 会更名为日本机器人协会，是因为机器人 领域的重大进展导致了对机器人需求的多 样化，机器人由制造业扩展到非制造业， 例如，核电站、医疗服务及福利事业，民 用工程及建筑业以及海洋事业等方面。1974年，第一台弧焊机器人在日本投入运 行。日本川崎重工公司将用于制造川崎

6、摩 托车框架的Unimate点焊机器人改造成弧 焊机器人。同年，川崎还开发了世界上首 款带精密插入控制功能的机器人，命名为“Hi-T-Hand”，该机器人还具备触摸和力 学感应功能。这款机器人手腕灵活并带有 力反馈控制系统，因此它可以插入一个约 10微米间隙的机械零件。1974年，瑞典通用电机公司(ASEA, ABB 公司的前身)开发出世界上第一台全电力 驱动、由微处理器控制的工业机器人IRB 6o IRB 6主要应用于工件的取放和物料的 搬运，首台IRB 6运行于瑞典南部的一家 小型机械工程公司。IRB 6采用仿人化设计， 其手臂动作模仿人类的手臂，载重6公斤 载荷，5轴。1RB 6的S1控

7、制器是第一个使用英特尔8位微处理器，内存容量为 16KBo控制器有16个数字I / 0接口，通 过16个按键编程，并具有四位数的LED显 示屏。1975年，Olivetti公司开发出直角坐标机 器人“西格玛(SIGMA)”，它是一个应用于 组装领域的工业机器人，在意大利的一家 组装厂安装运行。1977年，首届恩格柏格(Engelberger)机 器人奖颁布。恩格柏格机器人奖是世界上 最负盛名的机器人荣誉。该奖项授给那些 在机器人产业的技术开发、应用领域作出 卓越贡献的个人。每位获奖者获得一笔酬 金和带有下面题词的纪念章，“在为人类I艮 务的机器人科学的进步做出贡献。”恩格柏格机器人奖每年由机器

8、人工也协会 (Robotic Industries Association, RIA) 授予给世界各地在机器人领域作出杰出贡 献的个人。自1977年首届恩格柏格机器人 奖颁布以来，至今该奖项已授给世界上17 个不同国家的114名杰出个人。1978年，美国Unimation公司推出通用工 业机器 人(Programmable Universal Machine for Assembly, PUMA),应用于通 用汽车装配线，这标志着工业机器人技术 已经完全成熟。PUMA至今仍然工作在工厂 第一线。1978年，日本山梨大学(University of Yamanashi)的牧野洋(Hiroshi

9、Makino) 发明了选择顺应性装配机器手臂 (Selective Compliance Assembly RobotArm, SCARA)O SCARA机器人具有四个轴和 四个运动自由度(包括X、Y、Z方向的平 动自由度和绕Z轴的转动自由度)。SCARA 系统在x、y方向上具有顺从性，而在Z轴 方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配 工作。SCARA的另一个特点是其串接的两杆 结构，类似人的手臂，可以伸进有限空间 中作业然后收回，适合于搬动和取放物件, 如集成电路板等。1978年，德国保斯(Reis)机器人公司开 发了首款拥有独立控制系统的六轴机器人 RE15o RE15机器人首次在德国杜

10、塞尔多夫(Duesseldorf)举办的国际铸造贸易博览 会(GIFA)上展示。1.1. 2.1979-2011智能机器人技术发展阶段1979年，日本不二越株式会社(Nachi)研制 出第一台电机驱动的机器人。这台电机驱动 的点焊机器人开创了电力驱动机器人的新纪 元，从此告别液压驱动机器人时代。1981年，美国卡内基梅隆大学的 Takeo Kanade设计开发出世界上第一个直接驱动机 器人手臂(Direct Drive Robotic Arms )o 直接驱动机器人手臂在当时是设计最好的机 械臂，因为它免去了电机和负荷之间的传输 机械机构，因而不会出现由于使用减速器和 钱链而产生的不平滑运动，

11、机械手臂可以自 由、平稳地移动，满足机器人完成高速精密 的动作。该机器人手臂的设计完成于1981年， 但几年以后才成功获得专利。Takeo Kanade 于1989T993年在卡内基梅隆大学任职期 间，还创立了世界上第一个有关机器人的博 +课程。1981年，美国PaR Systems公司推出第一台 龙门式工业机器人。龙门式机器人的运动范围 比基座机器人(pedestal robots)大很多， 可取代多台机器人(2010年，PaR Systems 公司迎来50周年庆)。1984年，美国Adept Technology公司开发出 第一台直接驱动的选择顺应性装配机器手臂(SCARA ),命名为Ad

12、eptOne o直接驱动是 AdeptOne机器人的最主要特点，AdeptOne的 电力驱动马达和机器手臂直接连接，省去了 中间齿轮或链条系统。由于消除了存在于传 统间接驱动方式中的机械间隙摩擦及低刚度 等不利因素，从而简化精练了控制模型，提 高了伺服刚度及响应速度，因此，AdeptOne 机器人能显着提高机器人合成速度及定位精 1985年，德国库卡公司(KUKA)开发出一款 新的Z形机器人手臂，它的设计摒弃了传统 的平行四边形造型。该Z形机器人手臂可实 现3个平移运动和3个旋转运动共6个自由 度的运动维度，可大大节省制造工厂的场地空间。1987年，国际机器人联合会(International

13、 Federation of Robotics , IFR) 成立。在 1987年举办的第17届国际工业机器人研讨会 上，来自15个国家的机器人组织成立了国际机 器人联合会(IFR)。IFR是一个非营利性的专 业化组织，以推动机器人领域里的研究、开 发、应用和国际合作为己任，在与机器人 技 术相关的活动中已成为一个重要的国际组 织。 IFR的主要活动包括：对全世界机器人技术的使 用情况进行调查、研究和统计分析，提供主要 数据；主办年度国际机器人研讨会；协作制定 国际标准；鼓励新兴机器人技术领域里的研 究与开发；与其他的国家或国际组织建立联 系并开展积极合作；通过与制造商、用户、大 学和其他有关

14、组织的合作，促进机器人技术的应用和传播。1992年，瑞士的Demaurex公司出售其第一台 应用于包装领域的三角洲机器人(Delta robot)给罗兰公司(Roland)。三角洲机器 人是一个并联的手臂机器人，由洛桑联邦理 工学院(洛桑联邦理工大学)(Federal Institute of Technology of Lausanne , EPFL)的Reymond Clavel教授发明的。三角 洲机器人的基座安装在工作平台上，从基座 延伸出3个互相连接的机器人手臂。这些机 器人手臂的两端连接到一个小三角平台上， 机器人手臂将沿X, Y或Z方向的三角平台移 动。最初,瑞士 Demaurex

15、公司购买三角洲机 器人许可证并生产，主要应用于包装行业， 目前三角洲机器人广泛应用于包装工业、医疗和制药行业等。1998年，瑞典ABB公司开发出灵手(FlexPicke)机器人，它是当时世界上速度 最快的采摘机器人。灵手(FlexPicke)是在 洛桑联邦理工学院(EPFL) Reymond Clavel 教授发明的三角洲机器人的基础上开发出来 的。利用图像技术，灵手(FlexPicke)每分 钟能采摘120样物件、能以每秒10米的速度 释放物小-1998 年，瑞士 Gtldel 公司开发出“roboLoop” 系统，这是当时世界上唯一的弧形轨道龙门 吊和传输系统。RoboLoop概念使一个或

16、多个 搬运机器人能够在一个封闭的系统内沿着弧形轨道循环操作，从而为工厂自动化创造了 可能。1999年，德国保斯(Reis)机器人公司在机 器人手臂内引入集成激光束指导系统。彳来斯 (Reis)机器人公司在机器人手臂内安装获 得专利的集成激光束指导系统并开发出RV6L- C02激光机器人原型。该技术取代了需要外 部的光束引导装置，从而使机器人能够使用 激光在高动态工况下没有碰撞地完成操作。2004年，日本安川(Motoman)机器人公司开 发了改进的机器人控制系统(NX100),它能 够同步控制四台机器人，可达38轴。NX 100 机器人控制系统的示教编程有触摸屏显示并 采用基于WindowsC

17、E的操作系统。2005年，机器人与自动化的发明与创业奖( Invention and Entrepreneurship in Robotics and Automation Award , IERA Award)设立。2005年，IEEE机器人与自动 化学会(IEEE/ RAS)和国际机器人联合会(IFR)同意共同赞助设立机器人与自动化的 发明与创业奖(IERA Award)o设立IERA Award 的目的在于表彰机器人领域的突出成就，凡 是有创新理念的发明者及将这些理念转化为 世界级先进产品的企业都可以申请此奖项。 同时，IERA Award还鼓励机器人科学和机器 人产业之间的合作。200

18、6年，意大利柯马公司(Comau)推出了第 一款无线示教器(Wireless Teach Pendant , WiTP)o WiTP是在工业机器人无线技术的第一 大应用。柯马的无线示教器中的所有传统数 据交互和机器人编程能由线缆连接到控制柜 无限制地执行，同时保证绝对安全。2006年，德国库卡公司(KUKA)开发出第一 台轻量级机器人。库卡轻量级机器人由库卡 公司与德国宇航中心(DLR)机器人及机电一 体化研究所共同合作开发，该机器人的外部 结构全部由铝制成。它的有效载荷能力是 7 公斤。由于机器人安装了集成传感器，因此 其是高度敏感的，这使得它非常适合于处理 和装配任务。由于该轻量级机器人的重量只 有16公斤(世界上第一台机器人的重量可是 达两吨！)，因此它的便携式极强，可以执行 多种不同的任务。2010年，日本发那科(FANUC)公司推出“学 习控制机器人(Learning Control Robot)”。 发那科新型的振动控制功能实质上使在运动 的过程中减少了机器人的振动。利用这个功 能，可以快速地加速和减速，与现在相比， 大约减少了 5%的循环时间。