摘要:工业机器人是集电子、机械、计算机、控制、人工智能为一体的现代制造业重要自动化装备。本文通过对比国内外工业机器人的现状，发现我国在工业机器人产业方面与国际领先水平相比存在的不足之处，剖析产生这些问题的原因并预测工业机器人未来发展趋势，为我国将来在该领域的赶上国际领先水平提出一些设想和建议。
关键词:工业机器人； 现状； 发展趋势
1 引言
工业机器人是集电子、机械、计算机、控制、传感器、人工智能为一体，运用于工业领域的具有多关节机器人或者是多自由度的机器人。据联合国经济委员会和国际机器人联合会统计，机器人市场在以每年30%的速度增长，而亚洲的工业机器人涨幅高达45%［1］。我国从20世纪80年代开始发展工业机器人，在国家的支持下已经基本掌握了机器人的设计、制造、控制系统、运动和轨迹规划等技术，并将工业机器人运用到汽车制造、零件制造、机加工、电气电子、食品等诸多行业中。事实证明，工业机器人能极大的提高生产自动化水平，提高劳动生存率和产品质量，取得比人力手工加工更大的经济效益。去年中国市场上有3.7万台工业机器人正在服役，占全球总量的3.6%［2］，未来几年中国对工业机器人的需求还将继续上涨。因此了解当前世界上工业机器人的现状，并了解未来的发展趋势将会对我国工业机器人的发展有促进作用。中国虽然在工业机器人研发方面有所建树，但是相比世界先进水平还有一定差距，只有了解了未来工业机器人的发展方向，通过跳跃式的发展才有可能赶上世界先进水平。
2 国内外工业机器人的发展现状综述
2.1国外工业机器人的发展现状。
1954年，美国G.C.Devol发表了《通用重复性机器人》专利论文，第一次提出了“工业机器人”的概念。到1959年，世界上第一台工业机器人被美国的Unimation公司制造出来，从此，工业机器人就在不断的飞速发展，已经成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具［3］。在发展过程中工业机器人大致可以分为以下3代［4］：
第1代：示教再现型机器人，不具备反馈能力。
第2代：感觉型机器人，不仅具有内部传感器，而且具有外部传感器，如具有触觉和视觉等，能获得外部环境信息，并进行反馈调节。
第3代：智能型机器人，具有可自动控制的装置，能理解指示命令，感知环境，识别对象，规划自身操作程序来完成任务。
经过这么多年的发展，在国外，工业机器人技术已逐步走向成熟，成为了一种标准设备供工业产业使用，从而形成了一些具有一定影响力的著名的工业机器人公司，比如美国的Adept Technology、瑞典的ABB Robotics等［5］。
美国作为机器人的诞生地，比机器人王国日本要早五六年起步。经过40多年的发展，美国现在已经成为世界上工业机器人强国之一。美国的机器人技术仍然在国际上一直处于领先地位。
日本有着“机器人王国”的称号，机器人的数量和密度（2009年为357，但由于数据收集来自各种工业机器人，因此与他国没有可比性［6］）都位居世界第一。
德国引进工业机器人的时间虽然较晚，但是德国由于劳动力短缺，并且国民技术水平较高，因此工业机器人得以迅速发展。而且德国政府要求对于一些危险、有毒、有害的工作岗位必须以机器人来代替人力工作，这为德国的工业机器人开拓了广泛的市场。因此德国得以成为仅次于日本的世界第二大工业机器人拥有国。
此外，瑞典、意大利、西班牙、丹麦、芬兰等国由于自身国内机器人市场的大量需求，发展速度很快［3］。
2.2 国内工业机器人的发展现状。
我国的工业机器人从20世纪80年代开始起步，由于当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，在国家的支持下吗，20多年来，在政府的支持下，我国在工业机器人事业上取得了令人瞩目的成绩，理论研究和产品开发有了长足的发展，并形成了一批有技术实力的机器人研究、开发和应用队伍。
但总体上来说，我国的工业机器人产业落后于世界领先水平，截止2007年，我国共有工业机器人2.39万台，是日本的1/15，北美的1/7，德国的1/6，韩国的1/3［3］。可以说是远远落后于这几个国家。
由上表可以看出，虽然我国逐年的安装量在上升，但是每年的安装量都还是远远落后于世界领先水平。
中国的工业机器人市场是巨大的，目前应用的主要行业有汽车行业、电子电器行业、工程机械行业。据《我国工业机器人发展现状》调查统计，其中汽车行业324家中，有整车厂133家，车身、车厢厂8家，零部件厂153家；电子电器行业从90年代后开始大量应用工业机器人。在93家用户中有电视机厂14家，其他家电厂15家，电讯15家，电控开关15家，音像设备6家，其他19家；工程机械行业46家中有29加用了各种机器人78台、2台AGV和1条含机器人的生产线，机器人95%以上用于弧焊和喷涂［7］。
3中国在工业机器人领域存在的问题
中国目前在工业机器人领域虽然在部分方面达到了世界先进水准，但是总体上依旧远远落后于国际领先水平。其原因我认为有如下几点：
3.1 中国在工业机器人领域起步较晚。工业机器人的概念的提出是在1954年，美国日本，在那之后几年就开始进行工业机器人的开放和研究，而中国是知道80年代才刚刚开始起步，这里就已经落后了30年左右。不仅如此，在80年代起步时期，中国由于缺乏资金，在工业机器人领域的研发一直进展缓慢，导致落后更加严重。
3.2 由于历史原因，中国在工业机器人的技术上落后于世界先进水平，生产的工业机器人可靠性较低，先进的工业机器人主要还是依靠从国外进口，进口的工业机器人成本偏高，大部分企业单位无法承受这么高的成本。因此中国的工业机器人销售市场并不发达，没有市场的推动，中国工业机器人的研发必然进展缓慢。
3.3 直到今日，中国也没有大规模的工业机器人制造商，产业规模比较小，没有形成自己的产业链,这在国际竞争中会使国产的工业机器人处于劣势地位，制约我国工业机器人的发展。
3.4 中国的精加行业比较薄弱，无法满足生产先进的工业机器人所需要的加工精度，这严重制约了国产工业机器人的发展。
3.5 中国工业机器人的研究无统一标准，导致大量重复低水平的研究，极大的浪费了科研力量 ［1］。
3.6 从国家角度来说，中国目前待业人口比较多，农民工偏多。他们主要在工厂从事一些体力劳动，如果大量引入工业机器人会增加失业人口，失业人口过多会严重影响到社会安定团结。因此从国家的角度来说，政府不会大力推广工业机器人，这也将会制约中国工业机器人的发展。
4工业机器人未来的发展趋势
工业机器人从提出概念至今已经60多年，但是工业机器人技术一直在高速的发展，未来的工业机器人势必会有巨大的提高和进步，一些新的思想和理念也不断的被研发人员提出，在未来的十几年中，工业机器人可能会有这些发展趋势：
4.1 工业机器人的应用领域将会由传统的制造业，如冶金、石油、化学、船舶、采矿等领域扩大到航空、航天、核能、医药、生化等高科技领域，同时工业机器人也会逐步走向家庭，成为家庭机器人，以及一些高危行业也会逐步引入工业机器人代替人来完成危险的任务，如消防、排雷、修理高压线、下水道清洁。人类的生活将会越来越离不开工业机器人，它们将会丰富我们的文化生活。
4.2 工业机器人可能会有向小型化发展的趋势。ABB公司的一款小型机器人“IRB120”自重只有25千克，但是工作能力位居业内领先水平，它的工作范围可达580毫米，每公斤物料拾取节拍仅需0.58秒，定位精度高达0.01mm，投入市场后后非常受欢迎［8］。因此工业机器人有可能往小型化发展，小型的工业机器人有其优势，按照以往的思路都是机器人要比它加工的部件大，但随着航空、航天、核电等技术的发展，工件尺寸越来越大，想要继续扩大工业机器人的尺寸成本太高，因此可以换一种思路将工业机器人做小，直接在工件上实施加工。
4.3 工业机器人将会有和新发展的技术结合的趋势，如搅拌摩擦焊、高能激光切割、变速箱装配、板金属变形等。一些传统的加工过程也会由工业机器人来执行，如激光切割、激光焊接、粘接、去毛刺、测量等。
4.4 同时降低工业机器人的生产成本，提高高端工业机器人的质量，增强机器人的灵活性，争强产品可靠性，降低机器人整个生命周期的维护费用，简化机器人的安装过程、系统集成及编程设置依旧是工业机器人的发展方向［9］。
中国在未来想要更好的发展工业机器人还有很多事情要做。
4.4.1 制定好工业机器人的发展路线指导国内企业进行产品开发。
4.4.2 加大工业机器人核心零部件的开发力度，完成核心技术攻关。
4.4.3 建立国内的工业机器人产业联盟，形成产业链。
4.4.4 加强引导，鼓励创新，打破先进技术主要靠进口的局面。
4.4.5 抓住国际机遇，实现跳跃式的发展，赶上国际领先水平。
5 结束语
本文通过叙述工业机器人的发展现状，对比国内外工业机器人的当前水平，指出了中国在这个领域的不足之处。通过对未来工业机器人的发展趋势的预测肯定了它在未来工业中的重要地位。以此提出中国在未来工业机器人的发展中应该注意的一些问题及解决方案的一些构想。工业机器人产业发展迅速，中国要把握住这个产业动向，及时制定正确的发展路线，研发具有自主知识产权的工业机器人，以此来推动本国工业的发展，进一步带动各个行业的发展。
参考文献
［1］ 李宇剑,巢明.我国工业机器人产业现状与发展战略探讨【J】.制造业自动化，2010，33(12）：106-108.
［2］ 徐方,发展我国工业机器人产业的思考【J】.机器人技术与应用，2010，(5)：5-6.
［3］ 潘丽霞,论工业机器人的发展与应用【J】.山西科技，2010，25(3) ：22-23
［4］ 曹文祥,冯雪梅,工业机器人研究现状及发展趋势【J】.机械制造，2010，49(558)：41-43
［5］ 孙志杰,王善军,张雪鑫,工业机器人发展现状与趋势【J】.吉林工程技术师范学院学报，2011，27(7)：61-6.
［6］ 王京,全球机器人市场统计数据分析【J】.机器人技术与应用，2011，(1)：25-28.
［7］ 陈佩云,金茂菁,曲忠萍,我国工业机器人发展现状【J】.机器人技术与应用，2001，(1)：2-5
［8］ 宋慧欣,机器人是制造业迎接挑战的关键【J】.自动化博览，2011，(7)：18-1.
［9］ Torgny Brogardh,Present and future robot control development—An industrial perspective【J】.Annual Reviews in control,2007,31(1)：69-79.