《工業機器人技術及應用》教案姓 名 XXXXXXXX教案課程名稱：工業機器人技術及應用 授課人：XX課題國內外工業機器人的發展與品牌課時2教學目的與要求（1）了解國內外工業機器的發展。（2）了解世界知名工業機器人品牌。（3）了解中國知名工業機器人品牌。教學重點與難點重點：1）了解工業機器人的品牌和發展。教學方法課堂講授（PPT授課+小組討論）主要內容及步驟備注教學過程一、組織教學：組織課堂，新課前的自我介紹，介紹本節課程的體系結構，告知學習的基本要求。二、課題導入：工業機器人也有各種各樣的品牌，國內國外工業機器人的發展由來新課講授：工業機器人的國內外各個品牌四、強化鞏固利用實際生活中接觸的例子加強鞏固五、總結拓展1.課堂內容總結 2.布置作業小組討論授課效果分析總結教學內容課堂互動一、組織教學介紹本門課程的學習內容及知識體系結構，提出課程學習的基本要求，強調本門課程的上課時間、地點。推薦教材：《工業機器人技術及應用》活頁式教材二、課題導入我們認識了什么叫做機器人，那么思考：這些機器人都有哪些品牌呢？導入：上次課堂上我們學習了什么叫做機器人，有一種類型的機器人就是代替人類干一些危險的工作而產生的，我們通常稱它為《工業機器人》。那這些機器人在國內外有哪些品牌呢？新課講授國內外工業機器人的發展與品牌一）國外工業機器人的發展現代機器人的研究始于20世紀中期，其技術背景是計算機和自動化的發展，以及原子能的開發利用。自1946年第一臺數字電子計算機問世以來，計算機取得了驚人的進步，向高速度、大容量、低價格的方向發展。大批量生產的迫切需求推動了自動化技術的進展，其結果之一便是1952年數控機床的誕生。與數控機床相關的控制、機械零件的研究又為機器人的開發奠定了基礎。另一方面，原子能實驗室的惡劣環境要求某些操作機械代替人處理放射性物質。在這一需求背景下，美國原子能委員會的阿爾貢研究所于1947年開發了遙控機械手，1948年又開發了機械式的主從機械手。1.工業機器人在美國的發展美國是機器人的誕生地。早在1962年就研制出世界上第一臺工業機器人。比起號稱機器人王國的日本起步至少要早五六年。經過40多年的發展，美國現已成為世界上的機器人強國之一，基礎雄厚，技術先進。綜觀它的發展史。道路是曲折的，不平坦的。20世紀60年代到70年代期間，美國的工業機器人主要立足于研究階段，只是幾所大學和少數公司開展了相關的研究工作。那時，美國政府并未把工業機器人列入重點發展項目，特別是，美國當時失業率高達6.65％，政府擔心發展機器人會造成更多人失業，因此既未投入財政支持，也未組織研制機器人。70年代后期，美國政府和企業界雖對工業機器人的制造和應用認識有所改變，但仍將技術路線的重點放在研究機器人軟件及軍事、宇宙、海洋、核工程等特殊領域的高級機器人的開發上，致使日本的工業機器人后來居上，并在工業生產的應用上及機器人制造業上很快超過了美國，產品在國際市場上形成了較強的競爭力。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，至2003年末，在美國運行的機器人總量為112400套，比2002年增長7%。預計到2007年底，運行的機器人數量將達到145000套。就每萬雇員擁有工業機器人數進行統計，至2003年末，美國制造業中，每1萬雇員擁有63個工業機器人。盡管從排名上說，美國已經進入世界前十名，但其與前幾名仍然有著很大的差距，僅相當于德國的43％，意大利的54％，歐盟的68％。與普通的制造業相比，美國汽車工業中每萬個產業工人擁有的工業機器人數量大大提高，達到740個，但仍然遠遠低于日本（1400個機器人）、意大利（1400個機器人）和德國（1000個機器人）。2.工業機器人在日本的發展1965年，MIT的Roborts演示了第一個具有視覺傳感器的、能識別與定位簡單積木的機器人系統。1967年日本成立了人工手研究會（現改名為仿生機構研究會），同年召開了日本首屆機器人學術會。1970年在美國召開了第一屆國際工業機器人學術會議。1970年以后，機器人的研究得到迅速廣泛的普及。1973年，辛辛那提·米拉克隆公司的理查德·豪恩制造了第一臺由小型計算機控制的工業機器人，它是液壓驅動的，能提升的有效負載達45公斤。到了1980年，工業機器人才真正在日本普及，故稱該年為“機器人元年”。隨后，工業機器人在日本得到了巨大發展，日本也因此而贏得了“機器人王國的美稱”。與此同時，十九世紀七十年代的日本正面臨著嚴重的勞動力短缺，這個問題已成為制約其經濟發展的一個主要問題。毫無疑問，在美國誕生并已投入生產的工業機器人給日本帶來了福音。1967年日本川崎重工業公司首先從美國引進機器人及技術，建立生產廠房，并于1968年試制出第一臺日本產unimate機器人。經過短暫的搖籃階段，日本的工業機器人很快進入實用階段，并由汽車業逐步擴大到其它制造業以及非制造業。1980年被稱為日本的“機器人普及元年”，日本開始在各個領域推廣使用機器人，這大大緩解了市場勞動力嚴重短缺的社會矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓勵政策，這些機器人收到了廣大企業的歡迎。1980年~1990年日本的工業機器人處于鼎盛時期，后來國際市場曾一度轉向歐洲和北美，但日本經過短暫的低迷期又恢復其昔日的輝煌。1993年末，全世界安裝的工業機器人有61萬臺，其中日本占60%，美國占8%，歐洲占17%，俄羅斯和東歐占12%。工業機器人在德國的發展德國工業機器人的數量占世界第三，僅次于日本和美國，其智能機器人的研究和應用在世界上處于領先地位。目前在普及第一代工業機器人的基礎上，第二代工業機器人經推廣應用成為主流安裝機型，而第三代智能機器人已占有一定比重并成為發展的方向。

世界上的機器人供應商分為日系和歐系。瑞典的ABB公司是世界上最大機器人制造公司之一。1974年研發了世界上第一臺全電控式工業機器人IRB6，主要應用于工件的取放和物料搬運。1975年生產出第一臺焊接機器人。到1980年兼并Trallfa噴漆機器人公司后，其機器人產品趨于完備。ABB公司制造的工業機器人廣泛應用在焊接、裝配鑄造、密封涂膠、材料處理、包裝、噴漆、水切割等領域。德國的KUKA

Roboter

Gmbh公司是世界上幾家頂級工業機器人制造商之一。1973年研制開發了KUKA的第一臺工業機器人。年產量達到一萬臺左右。所生產的機器人廣泛應用在儀器、汽車、航天、食品、制藥、醫學、鑄造、塑料等工業，主要用于材料處理、機床裝備、包裝、堆垛、焊接、表面休整等領域。（二）國內工業機器人的發展我國機器人起步于20世紀70年代初，經歷了三個發展階段：70年代的萌芽期，80年代的開發期，90年代的實用化期。1.20世紀70年代的萌芽期我國于1972年開始研制工業機器人，上海、天津、吉林、哈爾濱、廣州和昆明等地方的十幾個研究單位和院校分別開發了固定程序、結合式、液壓伺服型機器人，并開始了機構學（包括步行機構）、計算機控制和應用技術的研究，這些機器人大約有1/3用于生產。在該技術的推動下，隨著改革開放方針的實施，我國機器人技術的發展得到政府的重視和支持，在80年代中期，國家組織了對工業機器人的需求的行業的調研，結果表明，對第二代工業機器人的需求主要集中于汽車行業（占總需要的60%～70%）。2.20世紀80年代的開發期在眾多專家的建議和規劃下，于“七五”期間，由機電部主持，中央各部委，中科院及地方十幾所科研院所和大學參加，國家投入相當的資金，進行了工業機器人基礎技術、基礎元器件、幾類工業機器人整機及應用工程的開發研究，完成了示教再現式工業機器人成套技術（包括機械手、控制系統、驅動傳動單元、測試系統的設計、制造、應用和小批量生產的工藝技術等）的開發，研制出噴涂、弧焊、點焊和搬運等作業機器人整機。在應用方面，在第二汽車廠建立了我國第一條采用國產機器人的生產線——東風系列駕駛室多品種混流機器人噴涂生產線，該線由7臺國產PJ系列噴涂機器人和PM系列噴涂機器人和周邊設備構成，已運行十幾年，很好地完成噴涂東風系列駕駛室的生產任務，成為國產機器人應用的一個窗口；此外，還建立了幾個弧焊和點焊機器人工作站。與此同時，還研制了幾種SCARA型裝配機器人樣機，并進行了試應用。在基礎技術研究方面，解剖了國外10余種先進的機型，并進行了機構學，控制編程，驅動傳動方式，檢測等基礎理論與技術的系統研究。開發出具有國際先進水平的測量系統，編制了我國工業機器人標準體系和12項國標、行標。為了跟蹤國外高技術，20世紀80年代在國家高技術計劃中，安排了智能機器人的研究開發，包括水下無纜機器人，高功能裝配機器人和各類特種機器人。如圖3-1所示。圖3-1國產機械臂應用于汽車行業3.20世紀90年代的實用化期90年代后期是實現國產機器人的商品化，為產業化奠定基礎的時期。國內一些機器人專家認為：應繼續開發和完善噴涂、點焊、弧焊、搬運等機器人系統應用成套技術，完成交鑰匙工程。在掌握機器人開發技術和應用技術的基礎上，進一步開拓市場，擴大應用領域，從汽車制造業逐漸擴展到其他制造業并滲透到非制造業領域，開發第二代工業機器人及各類適合我國國情的經濟型機器人以滿足不同行業多層次的需求，開展機器人柔性裝配系統的研究，充分發揮工業機器人在CIMS（計算機集成制造系統）中的核心技術作用。在此過程中，嫁接國外技術，促進國際合作，促使我國工業機器人得到進一步發展，為21世紀機器人產業奠定更堅實的基礎。經過20年的改革開放，隨著對商品高質量和多樣化的要求普遍提高，生產過程的柔性自動化要求日益迫切，在電子、家電、汽車、輕工業等行業，工業機器人的應用日趨廣泛，隨著我國加入WTO后國際競爭更加激烈，對工業機器人的需求會越來越大。我國的工業機器人將在21世紀得到普及，隨著我國加入世界貿易組織（WTO），我國的工業機器人產業將面臨新的發展機遇和來自國外的挑戰，把握機遇，迎接挑戰，為我國躋身于機器人強國之列而努力奮斗。1986年底，中共中央24號文件把智能機器人列為國家863計劃自動化領域兩大主題之一，代號為512，其主要目標是“跟蹤世界先進水平，研發水下機器人等極限環境下作業的特種機器人”。在國家863計劃精心組織下，1994年“探索者”號研制成功，它工作深度達到1000米，甩掉了與母船間聯系的電纜，實現了從有纜向無纜的飛躍。從1992年6月起，又與俄羅斯科學院海洋技術研究所合作，以我方為主，先后研制開發出了“CR-01、CR-02”6000米無纜自治水下機器人，為我國深海資源的調查開發提供了先進裝備。2008年，水下機器人首次用于我國第三次北極科考冰下試驗，獲取了海冰厚度、冰底形態等大量第一手科研資料。4.服務機器人的發展期相對于已經成熟的工業機器人來說，我國服務機器人起步較晚，與國外存在較大的差距。我國服務機器人的研究始于90年代。仿人機器人走出實驗室，我國成為繼日本之后投入實際展示應用的第二個國家；烹飪機器人實現小規模量產，它能做出50多種美味菜肴，烹飪水平不低于專業廚師；機器人護理床、智能輪椅等各種助老助殘服務機器人相繼問世，并積極推進服務機器人產業化進程；國內的大型玩具企業正在和科研院所合作，研發高端玩具機器人產品，企業的積極參與將推動以高端玩具為代表的教育娛樂機器人的產業化進程。如圖3-2所示。圖3-2服務機器人2005年，我國服務機器人市場開始初具規模。同年，發展服務機器人被列為國家863計劃先進制造與自動化技術領域重點項目。2006年，發展智能服務機器人被列為《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020年）》。2008年，科技部將北京四季青模范敬老院和上海徐家匯福利院列為服務機器人應用示范區。目前，我國的服務機器人主要有吸塵器機器人，教育、娛樂、保安機器人，智能輪椅機器人，智能穿戴機器人，智能玩具機器人，同時還有一批為服務機器人提供核心控制器、傳感器和驅動器功能部件的企業。（三）世界知名工業機器人品牌機器人產業是發達國家工業化的重要標志，在勞動力成本不斷飆升和機器人成本日趨下降的大背景下，機器人及智能裝備產業的發展愈來愈受到社會各界的廣泛關注。隨著智能裝備的高速發展，工業機器人在工業制造中的優勢和作用越來越顯著，機器人企業也如雨后春筍般的出現。然而占據主導地位的還是那些龍頭企業。素有工業機器人“四大家族”之稱的ABB、庫卡、發那科、安川電機仍擁有半壁江山。1.ABB1988年創立于歐洲的ABB公司于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，可見國際機器人巨頭對中國市場的重視。目前，中國已經成為ABB全球第一大市場。如圖3-3所示。圖3-3ABB機器人2011年ABB集團銷售額達380億美元，其中在華銷售額達51億美元，同比增長了21%。近年來，國際上一些先進的機器人企業瞄準了中國龐大的市場需求，大舉進入中國。目前，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，幫助客戶大大提高其生產率。例如，今年安裝到雷柏公司深圳廠區生產線上的70臺ABB最小的機器人IRB120，不僅將工人從繁重枯燥的機械化工作中解放出來，實現生產效率的成倍提高，成本也降低了一半。另外，這些機器人的柔性特點還幫助雷柏公司降低了工程設計難度，將自動設備的開發時間比預期縮短了15%。2.庫卡（KUKA）庫卡（KUKA）及其德國母公司是世界工業機器人和自動控制系統領域的頂尖制造商，它于1898年在德國奧格斯堡成立，當時稱“克勒與克納皮赫奧格斯堡（KellerundKnappichAugsburg）”。在1995年KUKA公司分為KUKA機器人公司和KUKA庫卡焊接設備有限公司（即現在的KUKA制造系統），2011年3月中國公司更名為：庫卡機器人（上海）有限公司。如圖3-4所示。圖3-4庫卡機器人KUKA產品廣泛應用于汽車、冶金、食品和塑料成形等行業。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，臺灣，印度和歐洲各國。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。庫卡工業機器人的用戶包括通用汽車、克萊斯勒、福特汽車、保時捷、寶馬、奧迪、奔馳（Mercedes-Benz）、大眾（Volkswagen）、哈雷-戴維森（Harley-Davidson）、波音（Boeing）、西門子（Siemens）、宜家（IKEA）、沃爾瑪（Wal-Mart）、雀巢（Nestle）、百威啤酒（Budweiser）以及可口可樂（Coca-Cola）等眾多單位。3.發那科（FANUC）FANUC（發那科）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。FANUC1959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家。如圖3-5所示。圖3-5發那科機器人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。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。4.安川（Yaskawa）日本安川電機株式會社創立于1915年，公司是有近百年的歷史專業電氣廠商。公司AC伺服和變頻器市場份額位居全球第一。截至2011年3月，安川公司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。如圖3-6所示。圖3-6安川機器人日本安川（Yaskawa）工業機器人一直獲得用戶的青睞。安川在斯洛文尼亞Ribnica開設了新的機器人中心。該中心在2013年之前為歐洲中心。安川將德國的生產線轉移至斯洛文尼亞，并與當地的MotomanRobotec和Ristro合作。上述兩家當地企業已更名為YaskawaSlovenia和YaskawaRistro。YaskawaRistro計劃滿足歐洲對合成機器人需求的60%，并在2013年前成為歐洲機器人外圍產品的頂尖企業。合成機器人用于汽車工業、金屬加工業、食品生產業和制藥業。（四）中國知名工業機器人品牌中國工業轉型升級迫在眉睫，機器換人進行得如火如荼，在政府的大力扶持和傳統產業轉型升級的拉動下，機器人概念或將持續火爆，市場參與熱度繼續上升。國內涌現出了一批代表著中國目前工業機器人生產水平和發展方向的制造生產企業。下面我們就中國十個比較著名的機器人企業進行簡單的介紹。（排名不分先后）1.安徽埃夫特智能裝備有限公司安徽埃夫特智能裝備有限公司成立于2007年8月，注冊資本11460萬元，是一家專門從事工業機器人、大型物流儲運設備及非標生產設備設計和制造的高新技術企業。埃夫特公司擁有各類技術和管理人才300余人，先后牽頭承擔工信部國家科技重大專項2項，科技部863計劃項目4項，發改委智能制造裝備發展專項2項，安徽省科技攻關項目3項，獲得國家科技進步二等獎1項，參與制定機器人行業國家標準1項。如圖3-7所示。圖3-7埃夫特機器人埃夫特公司2009年11月被認定為高新技術企業，2010年3月通過ISO9001國際質量體系認證，2013年5月成立蔡鶴皋院士工作站。埃夫特公司是中國機器人產業創新聯盟和中國機器人產業聯盟發起人和副主席單位，所研制的國內首臺重載165公斤機器人載入中國企業創新紀錄，榮獲2012年中國國際工業博覽會銀獎。埃夫特機器人在奇瑞汽車等企業歷經五年的苛刻考驗和充分驗證之后，被廣泛推廣到汽車及零部件行業、家電行業、電子行業、衛浴行業、機床行業、機械制造行業、日化行業、食品和藥品行業、光電行業、鋼鐵行業等。埃夫特公司以“‘智’造自動化裝備，解放人類生產力”為己任，致力成為國際一流的自動化裝備制造商。2.南京埃斯頓機器人工程有限公司埃斯頓自動化公司于1993年在中國六朝古都南京注冊設立，專注、誠信的企業經營理念和改革開放的良好市場環境，使埃斯頓自動化一步一步成長和壯大，今天已經成為國內智能裝備核心控制功能部件制造業領軍企業之一。公司總部位于江寧開發區將軍大道15號。如圖3-8所示。圖3-8埃斯頓機器人埃斯頓機器人公司現擁有一支高水平的專業研發團隊，具有與世界工業機器人技術同步發展的技術優勢；公司已經具有全系列工業機器人產品，包括Delta和Scara工業機器人系列，其中標準工業機器人規格從6kg到300kg，應用領域分布點焊，弧焊，搬運，機床上下料等。同時，公司已經建立擁有一支強大的工業機器人工程應用設計團隊，致力于客戶價值最大化，為客戶提供工業機器人應用完整解決方案。埃斯頓機器人工程有限公司的發展目標是：成為具有國際影響力的中國工業機器人公司。3.上海新時達電氣有限公司上海新時達電氣股份有限公司是專業研發生產銷售工業控制、傳動控制、運動控制和機器人產品并服務于全球的高新技術企業，創立于1995年，注冊商標STEP。公司管理體系通過德國TUV機構的ISO9001認證、ISO14001認證；產品通過歐洲CE、EN-81、北美CSA等國際認證。企業技術中心擁有EMC實驗室、環境實驗室、電梯試驗井道、試驗中心、多功能會議廳及客戶培訓中心等設施。如圖3-9所示。圖3-9新時達機器人公司是2008年首批認定的國家高新技術企業、上海市知識產權示范企業、上海市專利示范企業