机器人——工厂自动化中的“超人”

　　进入21世纪，世界经济开始复苏，数控机床得以加速发展，机器人与数控机床不断加以结合使用，技术水平也随之发展、提高，同时在汽车制造和技术自动化领域中，机器人的科研活动和产量也不断增多。在世界四大国际机床展上，新开发的机器人展品不断增多。特别是在近年举行的EMO（欧洲国际机床展）、JIMTOF(日本国际机床展)，机器人展品尤为引人瞩目。2006年举行的JIMTOF展上，有32台展品； 2008年举行的JIMTOF展上，机器人展品增加到58台。而据国际机器人联盟（IFR）统计报道：2007年世界产业机器人约有100万台在使用，预计2011年，世界一些主要国家生产的产业机器人台数有望增加。预计日本约生产3.8万台，美国、德国各生产约1.5万台，韩国1.1万台，中国5100台，意大利5000台，加拿大2500台，台湾4000台，西班牙2500台，中东欧1000台等。

　　机器人在机器制造等各行业的应用中具有许多优点：高速化、智能化、多用途化、集成化、耐久性等。目前已开发出能搬运1吨工件、能连续自动化工作720小时的机器人，远远超过人的体力。预计在将来人类发展工厂自动化、实现自动化生产的过程中，不仅可代替熟练工人，而且能够在许多危险、高速、特种工作条件下，完成人所不能完成的工作。虽然在目前世界经济危机中，对机器人的市场需求乃至生产使用，都可能会一时减少，但在未来经济复苏时期，技术、生产进一步发展后，它将发挥出极其重要的特殊性作用。因此，从科学发展观、长远发展观、战略技术观来看，我国对机器人——未来工厂自动化中的“超人”，应给予高度的重视。

机器人种类繁多用途日益广泛

　　时至今日，人类已研制出种类繁多、用途广泛的机器人。随着科技的发展，各项技术的深入合作，机器人的研究还会不断向前发展。

　　目前，机器人的大小、种类、功能各不相同。有固定机器人，也有移动机器人；有的机器人装有感知装置，如视觉、听觉传感器；大的机器人能搬运1.2吨的重物，小的机器人能进入人体疏通血管；有的机器人能在宇宙飞行器上进行体外机械修理，有的能够在深海探宝，有的能对人体进行手术，有的能拉小提琴进行表演。除了以上领域之外，机器人还可在核电危险区域代替人工作，甚至未来战场上进行作战。产业机器人在汽车工业中，已较广泛使用，进行焊接、喷涂、装配、检验、搬运以及替代人手的各种工作。在工厂自动化作业中，目前日本的山崎马扎克公司与发那科公司合作，已开发出ROBOT-CELL型机器人，在工厂中加工主轴零件，实现720小时连续自动化工作，生产的40#小型卧式加工中心，有约30%~40%由机器人来实现自动化加工。他们还开发出7轴控制的机器人，模仿人手可伸入凹形口袋中，在汽车装配线上代替人手工作。国际机器人联盟2008年对世界进行调查后公布的数字表明，最近30年中，产业机器人的使用在数量、技术上发展迅速：1973年机器人使用3000台，1983年6.6万台，1990年45万台，1995年60万台，2000年75万台，2005年92万台，2007年约100万台，预计2011年可达120万台。产业机器人以外的服务机器人使用的数量更多，2007年约550万台，2011年可能达1700万台。

未来机器人的技术发展趋势

　　世界目前处于经济危机阶段，资金短缺、市场需求紧缩，NC机床，机器人等的产量、需求量、消费量会相应减少。NC机床、机器人市场繁荣与否，与经济状况息息相关。随着世界经济加强合作，科技不断向前发展，预测到21世纪中后期，科学技术、机器人应用都会呈螺旋式向前发展。未来机器人技术将随着机、电、液、气、光、微电子、计算机技术的发展，特别是NC机床、NC检测系统新技术的开发创新而向前发展，进一步提高其精度、速度以及自动化、高速化、智能化、环保化、集成化水平。其中技术关键主要有三大方面：一为拟人的视觉、听觉、感觉传感器；二为智能化控制技术；三为各种大小不同、类别不同的机器人的驱动装置。在机器人的视觉、听觉、感觉传动器开发方面，主要是要达到“人”、“超人”的水平。人是最灵敏、智能的，如何开发出各种高精度、高灵敏度、高智能化的传感器是机器人研究的一个关键。以相当于人的眼睛、耳朵、神经的传感器，收集外界的各种信息，在避免失误的前提下，如人之防止失误、碰撞、摔跤等，提高可能性、稳定性、安全性，最终才能做出正确的反应。传感器收集外界各种信息进行处理，相当于人的感觉，而机器人的智能化控制技术，则是经过感觉后的分析、判断和决策，这与NC机床的控制系统（NC系统）智能化发展密切相关。在工厂自动化中，虽然目前已经有许多不同厂家生产的NC机床、机器人控制器能够一体化协调工作，但相关的协调工作还需要进一步加强。目前机器人联盟正在研究开发统一的标准接口，便于各种异体能够融合在一个大自动化工厂体中和谐工作。其三，机器人要能灵敏、自如、智能化工作，必须要有各种合适的高效、高自动化的驱动装置，一如人的手、足、躯干各个不同环节受大脑控制的状况。上述三项关键技术，既彼此独立又相互关联，其最终的解决方法取决于人的知识以及科技的发展程度。

　　根据目前人类科技水平，可以预测在21世纪第一阶段30年（2000-2030年），机器制造仍以发展单台NC机床进行柔性生产自动化为主，在技术上逐步开发“超人”组成“加工单元”（CELL），甚至由2~3台NC机床组成短线生产线，个别情况下也可发展FMS。在第二阶段30年（2031-2060年），NC机床“超人”在技术上更加先进、成熟，以加工单元为基础，发展大小不同的制造系统如FTL(柔性加工自动线)、FMS、CIM等。在第三阶段40年（2061-2100年），当技术不断进步、经济更加兴旺发达、资金更加充裕之时，将一些加工单元、FMS、CIM进一步完善，发展成FA、CIM、CIMS，这时世界上的机器人，将逐步替代人，而真正成为自动化工厂的“超人”。

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