机械手调查和研究报告

机械手调查与研究报告 2012-8-30) 目录 第一章：机械手基础知识 2 11 定义 2 12 组成 2 13 分类 3 1 4 关键技术参数 5 第二章：机械手市场规模与下游应用领域分析 8 21 全球工业机器人的安装量和累计安装量 8 22 全球工业机器人（机械手）市场规模 9 23 全球工业机器人的下游应用领域 10 2 4 工业机器人（机械手）密度 11 25 中国工业机器人（机械手）市场规模与容量 12 26 我国工业机器人（机械手）下游应用领域分析 第三章：机械手（工业机器人）行业与竞争分析 14 31 机械手（工业机器人）行业概述 14 32 我国机械手（工业机器人）市场竞争格局 14 33 工业机器人国内主要厂商情况介绍 16 3.4 实地调研的机械手厂家介绍 18 第四章：中国工业机器人技术发展现状及趋势 20 12 4.1 技术发展现状 20 42 技术发展趋势 23 4.3 视觉工业机器人技术 25 第五章：德昌公司进入中国工业机器人产业 SWOT 分析 26 5.1 SWOT 分析 26 52 结论与建议 26 第一章：机械手基础知识 1 1 1 1 定义 能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物 件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人， 也是最早出现的现代机器人。 1 1 2 2 组成 一般来说，机械手主要有以下几部分组成。 1 1）手部 （或称抓取机构 ） 包括手指、传力机构等，主要起抓取和放置物件的作用。 2 2）传送机构（或称臂部） 包括手腕、手臂等，主要起改变物件方向和位置的作用。 3 3）驱动部分 它是前两部分的动力，因此也称动力源，常用的有液压、气压、电 力和机械四种驱动形式。 4 4）控制部分 它是机械手动作的指挥系统，由它来控制动作的顺序（程序）、位 置和时间（甚至速度与加速度）等。 5 5）其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等。 1 1 3 3 分类 机械手从使用范围、运动坐标形式、驱动方式以及臂力大小四个 方面的分类分别为。 1 13 31 1 按使用范围分类： （1 1）专用机械手 一般只有固定的程序，而无单独的控制系统。 它从属于某种机器或生产线用以自动传送物件或操作某一工具，例 如“毛坯上下料机械手”、“曲拐自动车床机械手”、“油泵凸轮轴自动 线机械手”等等。这种机械手结构较简单，成本较低，适用于动作比 较简单的大批量生产的场合。 （2 2）通用机械手 指具有可变程序和单独驱动的控制系统，不从 属于某种机器，而且能自动完成传送物件或操作某些工其的机械装 置。通用机械手按其定位和控制方式的不同，可分为简易型和伺服 型两种。简易型只是点位控制，故属于程序控制类型，伺服型可以 是点位控制，也可以是连续轨迹控制，一般属于数字控制类型。 1 1 3 32 2 按运动坐标型式分类： （1 1）直角坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴 X X、Y Y、Z Z 三个 方向移动，亦即臂部可以前后伸缩（定为沿 X X 方向的移动）、左右移动 （定为沿丫方向的移动）和上下升降（定为沿 Z Z 方向的移动）； （2 2）圆柱坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的 X X 和 Z Z 方向移 动，又可绕 Z Z 轴转动（定为绕 Z Z 轴转动），亦即臂部可以前后伸缩、上 下升降和左右转动； （3 3 ）球坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴 X X 方向移动，还可 以绕丫轴和 Z Z 轴转动，亦即手臂可以前后伸缩（沿 X X 方向移动）、上下摆 动（定为绕丫轴摆动）和左右转动（仍定为绕 Z Z 轴转动）； （4 4） 多关节式机械手 这种机械手的臂部可分为小臂和大臂。 其小臂和大臂的连接 （肘部）以及大臂和机体的连接 （肩部）均为关节 （铰链）式连接，亦即小臂对大臂可绕肘部上下摆动，大臂可绕肩部 摆动多角，手臂还可以左右转动 1 13 33 3 按驱动方式分类： 以压力油进行驱动； 以压缩空气进行驱动； 直接用电动机进行驱动； 是将主机的动力通过凸轮、连杆、齿 轮、间歇机构等传递给机械手的一种驱动方式。 1 13 34 4 按机械手的臂力大小分类： （1 1） 微型机械手 臂力小于 1 1 您； （2 2） 小型机械手臂力为 1 1 - 10 10 kg ； （3 3） 中型机械手臂力为 10 10 30 30 kg; (4 4)大型机械手 臂力大于 3030 您。 1 1）液压驱动机械手 2 2 ）气压驱动机械手 3 3 ）电力驱动机械手 4 4）机械驱动机械手 1.1. 4 4 关键技术参数 机械手的技术参数是说明机械手规格与性能的具体指标，包括 以下几个方面。 (1) 负载能力(机器手臂力) 这项参数一般指机械手在正常运行速度下所能握取的工件重 量，它与机械手的运行速度高低有关。 当机械手运行速度可调时， 低速运行时所能握取工件最大重量比高速时大，为安全起见，也有 将高速时所能握取的工件重量作为指标的，此时则常指明运行速 度。 (2) 定位精度 定位精度是衡量机械手工作质量的一项重要指标，定位精度的 高低取决于位置控制方式以及工业机械手的运动部件本身的精度和 刚度，与握取重量、运行速度等也有密切关系。一般的专用机械手 采用固定挡块控制，可达到较高的定位精度；采用行程开关、电位 计等电控元件进行控制， 位置精度相对较低； 工业机械手的伺服系 统是一种位置跟踪系统，即使在高速重载情况下，也可防止机械手 发生剧烈的冲击和振动，因此可以获得较高的定位精度。 一般所说的定位精度是指位置精度和位置重复定位精度。其中 位置精度是指目标位置与到达目标的实际位置的平均偏差；而位置 重复定位精度是指机械手多次定位重复到达同一目标位置时，与其 实到位置之间的相符合程度 （3 3） 运动速度 运动速度是反映机械手性能的又一项重要指标，它与机械手负 载能力、定位精度等参数都有密切联系，同时也直接影响着机械手 的运动周期。 机械手运动部件的每个自由度，其运行全过程一般包括启动加 速、等速运行和减速制动等阶段，其速度- -时间特性曲线可以简化 一般所说的运动速度，是指机械手在运动过程中最大的运动速 度。为了缩短机械手整个运动的周期，提高生产效率，通常总是希 望启动加速和减速制动阶段的时间尽可能的缩短，而运行速度尽可 能的提高，既提高全运动过程的平均速度。但由此却会使加、减速 度的数值相应地增大，在这种情况下，惯性力增大，工件易松脱； 同时由于受到较大的动载荷而影响机械手工作平稳性和位置精度。 这就是在不同运行速度下，机械手能提取工件的重量不同的原因。 （4 4） 自由度 自由度是指确定机械手手部中心位置和手部方位的独立变化参 数。机械手的每一个自由度，都要相应的配对一个原动件（如伺服 电机、油缸、气缸、步进电机等驱动装置），当原动件按一定的规 律运动时，机械手各运动部件就随之作确定的运动，自由度数与原 动件数必须相等，只有这样才能使机械手具有确定的运动。机械手 自由度越多，其动作越灵活，适应性越强，但结构相应越复杂。一 般来说机械手具有 3535 个自由度即满足使用要求（其中臂部 2323 个 自由度，腕部 1212 个自由度）。 （5 5）程序编制与存储容量 这个技术参数是用来说明机械手的控制能力，即程序编制和存 储容量（包括程序步数和位置信息量）的大小表明机械手作业能力 的复杂程度及改变程序时的适应能力和通用程度。存储容量大，则 适应性强，通用性好，从事复杂作业的能力强。第二章：机械手市场规模与下游应用领域分析 2 2.1 1 全球工业机器人的安装量和累计安装量 報Ijklfia人0苗年2007年从200卜2M1年年安装$艮累忖按藝 国家或饱区 Wxi 2006 2007 2008 2011 20G7 20M 2011 17,910 19,582 19.700 21.700 165,328 176,500 204,200 北晏伽車大、協西叭養禺） 17.417 1BJ22 懺零 19.000 160.532 170JM 欄.300 中. 493 860 1,200 2.700 4,696 5,fi00 itm 6TJ48 59,254 銘000 73,000 498,786 512.600 589,900 中国 177Q 釧 7.WQ 9.500 23.WS 31.400 57.WQ 03d tj two 卜九0 2.833 4,300 14,900 舔 1 137.393 36,091 36.000 蛆000 356.240 353,300 355.200 ns W756 10.071 10,90D f 1,6001 | 72.S7I mt 申何酋北 4.307 I 2C.973 1,102 1,252 4J2B 具他亚歸国3636 W 1J38 wrK7 m W 6.127 30,385 风882 36,900 40,000 328廠 345,200 389.300 1.459 1,310 10.W 3,071 2.736 2.800 3.000 时.锁 *5 36.2W ! _ _ I I1皿 14.902 15.500 1500 140,161 呻200 158.100 5.108 5.B11 6.200 500 61580 64,500 70. tM 耐 1 12,709 2的9 F 21367 &B30 MNMN 1,220 tOM 側 1JOO 15,340 15,300 13,800 中轨脱 1 2.136 7,796 )460 23,375 6 3 300| 142J 1,600| 2,800 ftitftit 111,052 114,365 11S.900 134,100 994,005 1.035r900 1385,9001 由上表数据分析的知: 1 1、至 20112011 年底，全球工业机器人累计安装量在 120120 万台左右, 亚洲、欧洲为工业机器人安装量最大的两个区域，其次是北美（美 国为主）。 2 2、据统计，20092009- -20112011 年全球机器人安装量平均增长 4%4%，部分 发达国家的汽车工业领域的投资停滞或变缓， 一定程度上其他行业 的增长将弥补这些需求。在欧洲和美洲将有约 3%3%的年增长，亚洲 约 5%5%。 2.2. 2 2 全球工业机器人（机械手）市场规模 6,000,0 ycioo.o - 屯口00,0 3,000-0 - 000.1 1.000. QO - Industrial Robotics Worldwide Outlook US$ Millions) 2006 ARC Advisory Group 受发展中国家（中国）汽车业投资的拉动和中小企业的强劲增 长推动，工业机器人市场目前十分景气。在接下来的五年中，全球 工业机器人市场年复合增长率（CAGRCAGR）有望保持在 7.7%7.7%的水平。 根 据 ARCARC 咨询公司一份最新的研究报告， 20052005 年工业机器人硬件市 场规模已经达到 35.935.9 亿美元，20102010 年这一数字便超过 5151 亿美元, 预计 20122012 年全球整个市场规模将达到 9191 亿美元。2005 2006 2007 2OOS 2009 2010 2.2. 3 3 全球工业机器人的下游应用领域 工业机器人的主要应用领域有弧焊.点焊.装配.搬运.切割.喷 漆，喷涂，检测.码垛.研磨，抛光.上下料，激光加工等复杂或 单调的作业。工业机器人技术在制造业应用范围越来越广.其标准 化、模块化.网络化和智能化的程度越来越高.功能也越来越强, 正在向着成套技术和装备的方向发展 世界各国主要行业对工业机器人的需求分布图 吹车筆部 24SS 其他 2435；： 食品工窕2% 电予电气工业，理橡胶及塑料工此 其他工比 世界各国工业机器人的应用类型与比例图 2 2. 4 4 工业机器人（机械手）密度 衡量工业机器人密度的方法可以通过在汽车制造业中每万名生产工 人占有机器人的数量来展示。日本和意大利汽车工业中的机器人密 度处于领先地位，分别达到了 21002100 和 17721772，但日本包括了各种类 型的机器人（截止到 20002000 年），与其他国家不具有可比性。紧接 着，德国机器人密度为 14391439，美国 997997 台，法国 929929 台，英国 794794 台，西班牙763763 台，瑞典 600600 台，中国 9090 台 兩 10 国内工业机器人应用行业 資料来漓国海证券研究所 T 机器人技术与屈雋 E 1 1 理国汽车行业工业机器人密度远低芋其他国彖 资料来源： 中国工业捋2010 年 3 月 22 日/第 804 ffe 汽车及零部件 化工梅胶和塑料） 电于电器 金風制品/机械 其他及未分类 2 2. 5 5 中国工业机器人（机械手）市场规模与容量 年份 2008 年 2009 年 2010 年 2011 年 2012 年预 计 市场销量 7500 5600 7500 9500 11000 市场保有量 31400 37000 44500 54000 65000 备注：机械手在中国现有工业机器人中占 80%比例左右。（单位：台） 国海证卷对我国工业机器人现市场规模分析：以 20092009 年 3730037300 台的基数计算，这三年平均每年安装近 80008000 台，预计 2012 2012 年的市场需求约1010 亿美元，即 6060 亿/ /年左右的机械手市场规模。 根据相关机构统计分析预测：国内工业机器静态市场容量在 1000 1000 30003000 亿元。相对目前 6060 亿元的市场规模而言，未来 1010- -20 20 年间，我国工业机器人市场可谓一片波澜壮阔的“蓝海”。 2 2. 6 6 我国工业机器人（机械手）下游应用领域分析 目前，工业机器人已广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机 械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与 家具制造业等领域中。在工业生产中，弧焊机器人、点焊机器人、 分配机器人、装配机器人、喷漆机器人及搬运机器人等工业机器人 都已被大量采用 1 1 、汽车制造业是工业机器人最大的应用领域，对工业机器人 发展的带动作用最强。在工业机器人全部的需求中，汽车行业的占 比普遍在 20% 20% 以上. . 2 2 、除了汽车行业，对机器人的需要大大提高的是电子行业。 在亚洲应用在电子行业的工业机器人，占了总数的 3030以上，是工 业机器人的最大用户，这与全球范围内汽车工业是工业机器人的最 大用户有所不同。 3 3、工业机器人还广泛应用于金属制品业 （包括机械 ）、橡胶及塑 料工业和食品工业等领域。除传统制造业如采矿、冶金、石油、化 学、船舶等领域，工业机器人同时也已开始扩大到核能、航空、航 天、医药、生化等高科技领域以及家庭清洁、医疗康复等服务业领 域中。如，水下机器人、抛光机器人、打毛刺机器人、擦玻璃机器 人、高压线作业机器人、服装裁剪机器人、制衣机器人、管道机器 人等特种机器人以及扫雷机器人、作战机器人、侦察机器人、哨兵 机器人、排雷机器人、布雷机器人等军用机器人都广泛应用于各行 各业。而且，随着人类生活水平的提高及文化生活的日益丰富多 彩，未来各种专业服务机器人和家庭用消费机器人将不断贴近人类 生活，其市场将繁荣兴旺。 第三章：机械手（工业机器人）行业与竞争分析 3 3.1 1 机械手（工业机器人）行业概述 目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中 主要有安川、OTCOTC、松下、FANUCFANUC、不二越、川崎等公司的产品。 欧系中主要有德国的 KUKAKUKA、CLCLOOSOOS、瑞典的 ABBABB、意大利的 COMAUCOMAU 及奥地利的 IGMIGM 公司。工业机器人已成为柔性制造系统 （FMSFMS）、工厂自动化（FAFA）、计算机集成制造系统（CIMS CIMS ）的 自动工具。我国工业机器人是从 2020 世纪 8080 年代开始起步，经过二 十年余年的努力，已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机 构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷 漆等工业机器人。统计数据显示，20122012 年中国市场上工业机器人总 共拥有量近 6 6 万台，占全球总量的 5%5%，其中完全国产工业机器人 （行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占 40%40% 左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等 2020 多个国家 引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量 累计 10001000 台左右，年出口额累计 3 3 亿元以上。 3.3. 2 2 我国机械手（工业机器人）市场竞争格局 1 1、外资进入动态分析 从企业性质来看，外资企业以全行业 60%60%的企业数量占有了 93.3%93.3% 的市场份额，可见外资企业在中国工业机器人行业中遥遥领先。 2007 年不同性质企业的市场集中度 :二股份郁尬司 4.ST%：E：V： B, I ! r !i r *i I oii*Eri r r -i II ： 业 93 33K 资料来源：国家统计局，中国机电数据网 2 2、市场竞争主体结构 从企业规模来看，随着国内自动化技术的进步和市场巨大需求的拉 动，国内已经形成了一批在工业机器人(机械手)和自动化成套设 备领域卓有建树的企业。代表企业新松机器人(SZ.300024 SZ.300024 )、智 云股份(SZ.300097 SZ.300097 )、天奇股份(SZ.SZ.002009 002009 )、首钢莫托曼和 昆船集团公司等。其它仍然为中小型企业共同竞争的格局(注塑机 机械手宁波伟立)，但是中型企业以 79.4%79.4%的市场份额占领了我国 工业机器人行业的绝对主导地位。 3 3 3 3 工业机器人国内主要厂商情况介绍 1 1、新松机器人自动化股份有限公司 公司成立于 2000 2000 年，已有员工近 600 600 人， 70% 70% 以上是中高级技 术、管理人才，其中院士 1 1 人，博士及博士生导师 8 8 人，硕士以上 学历 120 120 余人，被国家发改委和科技部分别认定为“机器人国家工程 研究中心”。 2007 2007 年，新松 AGV AGV 自动导引车在通用全球招标工程脱颖而出， 拿下通用三个新建厂工程的底盘合装工程； 2008 2008 年，新松公司实现 销售收入 8 8 亿多元人民币，出口创汇 1 1 千多万美元； 2009 2009 年沈阳新 松机器人成功收购德国 C C- -CON CON 控股有限公司，在新能源装备、轨 道交通自动化、 IC IC 装备制造、激光再造技术等方面已累积雄厚实 力。 2 2、首钢莫托曼机器人（ MOTOMAN MOTOMAN ）有限公司 公司成立于 1996 1996 年，注册资本为 700 700 万美元，由中国首钢（集 团）总公司与日本株式会社安川电机和岩谷产业株式会社三方共同 投资，投资三方的出资比例分别为 45%45%、43%43%和 12% 12% ，是目前国内 规模最大、技术最先进的机器人企业 首钢莫托曼机器人有限公司生产和销售用于汽车、摩托车、工 程机械、化工、家电、建筑等行业的各类机器人（焊接、装配、喷 漆、涂胶、切割、搬运和研磨用途）、机器人工作站和大中型柔性 生产线，包括汽车轿车零部件弧焊系统、点焊系统，轿车零部件点 胶系统，轿车生产焊装系统，轿车内饰件高压水切割系统，轿车零 部件压边系统，机器人码垛系统，火焰切割系统，双机器人协调焊 接系统等，并为用户提供各种周边设备、零部件和各项完善的技术 服务。 3 3、哈尔滨博实自动化设备有限责任公司（以下简称“博实公司”） 公司成立于 1997 1997 年，由哈尔滨工业大学创办并控股、员工参股的 高新技术股份制企业，一直致力于机电控制及自动化产品的研制、 开发和工程应用，为国民经济建设的主战场服务。 博实公司已形成全自动包装机器人码垛生产线、合成橡胶后处理 成套设备、基于 FFS FFS 的高速高精度称重包装码垛生产线等系列产 品， 在国内石化、化工等行业有深厚的技术积累。 截止 2008 2008 年底，已累计完成实际工程应用 1000 1000 多项，实现产 值 15 15 亿元； 2009 2009 年 6 6 月底，公司上半年已实现销售收入 2.77 2.77 亿 元，全年实现销售收入近 6 6 亿元。是中石油、中石化物资装备供应 成员单位，产品已经完全可以替代进口，成为石化、化工新建及改 扩建工程的首选装备。 4 4、丰裕电机工程有限公司 公司成立于 1999 1999 年，总部位于香港，生产总厂座落于东莞塘厦， 现有员工 1700 1700 余人，是一家专业从事表面处理设备的设计、开 发、制造、安装，完善的售前售后服务一体化的现代高科技企业。 生产的设备主要应用于汽车业、摩托车、铝型材、空调、冰箱、 电视机、电饭煲、 vcd vcd 、手机、电脑机壳、 pdapda、md md 、计算器、摄影 机、家具、玩具、酒瓶饰件、塑料及五金等产品。年设计生产能力 超过 150150 套大型成套设备。 20092009 年，丰裕公司的“高效节能环保涂装生产线”工程获中国机 械工业科技技术进步三等奖，“汽车零部件涂装生产线”工程获优秀 涂装工程一等奖。 其它在市场上较为知名或熟知的企业有：海尔哈工大机器人技 术有限公司、上海机电一体工程中心、哈尔滨焊接研究所、上海富 安工厂自动化有限公司、昆山市华恒焊接设备技术有限责任公司、 上海广茂达伙伴机器人有限公司、安徽江淮自动化装备有限公司 等。现在国内从事工业机器人（机械手）的企业、科研院所、高校 及国外厂商据初步统计有 300300 多家，无法具体逐个介绍。 3.43.4 实地调研的机械手厂家介绍 调研企业一：宁波世控自动化科技有限公司 （受访对象： 销售副 总） 公司创建于 20022002 年 5 5 月，位于北仑港东面的柴桥工业区，占地面 积 1500015000 平方 M M。公司现员工 100100 多人，20112011 年的营业额约 8000 8000 万元，是以生产注塑机专用机械手为主的高科技企业，主要产品为 注塑机专用机械手及注塑工业周边自动化设备。 产品结构：1 1）SCSSCS 系列（旋臂式），2 2）SCPSCP 系列（气动横走 式），3 3）SCMSCM 系列（小型单轴伺服横走式、中型单轴伺服横走 式），4 4） SCTSCT 系列（微型三轴伺服横走式、 小型三轴伺服横走 式、中型三轴伺服横走式、大型三轴伺服横走式、特大型三轴伺服能专用设备、其他行业专用设备 O 横走式）。 产品价格：5.55.5万一万一100100 万。 标杆客户：宁波海天（为其配套生产专用机械手）。 营销网络：全国使用注塑机的主要省市区都有销售与服务网点。 销售渠道：代理商、经销商销售为主，营销人员以维护服务帮助开 发。 产品毛利与制造周期：以光通信公司 7 7 台注塑机设计配套机械手为 例，一个月交货并安装调试好，产品销售毛利在 4040- -50%50%。 付款方式：预付 50%50%定金，在交货安装调试好付余下的全款。 产品保修：一年保修，保修期后收取零部件材料费，不收取服务 费。 对行业前景看法：由于 20122012 年中国经济增速放缓，制造业对设备 自动化改造与生产效率提升的心态有一定影响，注塑机的机械手销 售行情没有以前的增速，2 2- -3 3 年内整个行业需要以过冬心态度过， 但看好中长期发展。原因是中国注塑机配套机械手的密度并不高。 调研企业二：宁波飞图自动技术有限公司 （受访对象：老板） 公司成立于 20032003 年，位于余姚马渚镇，现有员工 7070 多人，其 中高级技术人才占 30%30%以上，是一家专为企业提供量身定做的自动 化解决方案与设备创新性企业。 核心竞争力：应用实况的解决方案与非标装备的设计能力。 产品结构：喷雾器制造专用设备、化妆品包装行业专用设备、太阳 产品价格：到客户企业的实际现场考察与量身设计方案后报价，到 客户认可所设计解决方案后谈判确定产品价格。 营销网络：服务公司周围 300300 公里范围。 销售渠道：无销售人员，靠客户自动找上门，但有维修服务工程 师。 生产车间：非常简陋，无专业化生产流水线。 产品销售毛利：在 50%50%以上。 付款方式：预付 50%50%定金，发货前支付 40%40%，剩 10%10%在安装调试 好付。售后服务：保修期一年，过后上门维修服务收取零部件材料 费与路费，但不收取额外服务费用。 成功服务的行业： 喷雾器制造自动化行业，日化包装行业、太阳能 动力电池组行业等。 对行业前景看法： 非标准自动化装备或机械手比较难做大，原因其 认为团队设计人员要求高，下游细分行业需求虽有，但规模小，难 服务。 第四章：中国工业机器人技术发展现状及趋势 4.14.1 技术发展现状 在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人已经推 广，成为主流安装机型，第三代智能机器人已占有一定比重（占日 本 19981998 年安装台数的 10%10%，销售额的 36%36%） （1 1） 机械结构 1 1） 已关节型为主流，8080 年代发明的使用于装配作业的平面关节 机器人约占总量的 1/31/3。9090 年代初开发的适应于窄小空间、快节 奏、360360 度全工作空间范围的垂直关节机器人大量用于焊接和上、 下料。 2 2） 应 3K3K 和汽车、建筑、桥梁等行业需求，超大型机器人应运 而生。如焊接树 10M10M长、1010 吨以上大构件的弧焊机器人群，采取 蚂蚁啃骨头的协作机构。 3 3） CADCAD、CAECAE 等技术已普遍用于设计，仿真和制造中。 （2 2） 控制技术 1 1） 大多数采用 3232 位 CPUCPU，控制轴数多达 2727 轴，NCNC 技术、离 线编程技术大量采用。 2 2） 协调控制技术日趋成熟，实现了多手与变位机、多机器人的 协调控制，正逐步实现多智能体的协调控制。 3 3） 采用基于 PCPC 的开放结构的控制系统已成为一股潮流，其成 本低、具有标准现场网络功能。 （3 3） 驱动技术 1 1） 8080 年代发展起来的 ACAC 侍服驱动已成为主流驱动技术用于工 业机器人中。DDDD 驱动技术则广泛地用于装配机器人中。 2 2） 新一代的侍服电机与基于微处理器的智能侍服控制器相结合 已由 FANUCFANUC 等公司开发并用于工业机器人中，在远程控制中已采 用了分布式智能驱动新技术。 （4 4） 应用智能化的传感器 装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势，不少机器人装有两 种传感器，有些机器 人留了多种传感器接口。 （5 5） 通用机器人编程语言 在 ABBABB 公司的 2020 多个小型号产品中，采用了通用模化块语言 RAPIDRAPID。最近美国“机器人工作空间技术公司”开发了 Robot ScriptRobot Script V.10V.10 通用语言，运行于该公司的通用机器人控制器 URCURC 的 WinWin NT/95NT/95 环境。该语言易学医用，可用于各种开发环境，与大多 数 WINDOWSWINDOWS 软件产品兼容。 （6 6） 网络通用方式 大部分机器人采用了 EtherEther 网络通讯方式，占总量的 41.341.3，其 它采用 RSRS- -232232、RARA- -422422、RSRS- -485 485 等通讯接口。 （7 7） 高速、高精度、多功能化 目前，最快的装配机器人最大合成速度为 16.5m/s16.5m/s。位置重复 精度为正负 0.01mm0.01mm。但有一种速度竞达到 80m/s 80m/s ;而另一种并连 机构的 NCNC 机器人，其位置重复精度大 1 1 微秒。 （8 8） 集成化与系统化 当今工业机器人技术的另一特点是应用从单机、单元向系统发 展。百台以上的机器人群与微机及周边智能设备和操作人员形成一 个大群体（多智能体）。跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界 众多厂家的产品连接在一起，实现了标准化、开放化、网络化的“虚 拟制造”，为工业机器人系统化的发展推波助澜 4 4 2 2 技术发展趋势 随着计算机技术的不断向智能化方向发展，机器人应用领域的 不断扩展和深化以及 在系统（ FMS FMS 、 CIMS CIMS ）中的群体应用，工业机 器人也在不断向智能化方向发展，以适应 敏捷制造”（Agile Manufacturing Agile Manufacturing ），满足多样化、个性化的需要，并适应多变的非结 构环境作业，向非制造领域进军。 （ 1 1 ）感觉功能 感觉功能方面将实现多传感器信息的融合，以检测多变的外部 环境，做出判断和决策，其实质类似于人的五官和身体的综合感觉 功能，包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味 觉、臭觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传 感器与驱动器一体化技术、感觉功能继承模块等。 （ 2 2）控制智能化 由引导教向 NC NC ，离线编程发展，进而发展到进一步应用。随 着系统化、集成化生产的发展，基于 PC PC 的开放式控制系统将机器 人控制和车间一级控制的发展方向，国外专家预测， 2007 2007 年它将占 3030。 （ 3 3）移动功能的智能化 为解决长距离搬运作业、大作业对象、多作业对象及极限作业 等问题，需开发自主移动系统（包括滑动、滚动、行走、爬行、跳 跃、飞行等）。 （4 4）系统应用与集成化 支持以人为核心的生产系统，实现生产系统中机器人群体协调 功能、群智能和多机通讯协议，开发能理解人的意志的“同事机器 人”。国外专家预测，2000 2000 你后有可能 IMS IMS 要走向 MAMA（R R）S S （多智 能体系统），而该系统中的“同事机器人”（ Cobot Cobot ）将成为操作人员 不可或缺的伙伴。围绕着各种机器人与人共存的诸多课题，正在兴 起一门新学科“软机器人学”。 （5 5）安全可靠性 由于大量不确定因素的存在，要实现智能化的安全可靠性，机 器人必须具有对各种意外情况的应变能力，及时采取预防措施和安 全对策，包括硬件级、软件级、应用级和人机系统级的自诊断和自 修复故障。 （6 6）微型化 向微型化发展，开发毫 M M 级机器人，用于微加工、医学、宇宙 和海洋开发等领域。就使用性和成本来看，毫 M M 级最可行。 （ 7 7 ）多传感器信息融合与配置技术 机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水 处理自动控制系统中的应用，包括面向工艺过程的多传感器融合和 配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型 传感器研制。 机电一体化智能传感器 包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电 一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清 污的自主运动；调节控制系统；机器人机构和控制技术在传感器设 计中的应用。 4.3 4.3 视觉工业机器人技术 机械化生产在过去几年内经历了一场真正的革命，工业机器人 的视觉来自于机器人中安装的光学传感器，它使机器人可以在空间 自由行动，对意外事件作出反应，避免磕碰并更好地适应环境的变 化。工业机器人有了视觉，大大提高了机器人的工作效率。 位于德国慕尼黑附近普赫海姆的 Quiss Quiss 公司为汽车制造业和包 装业提供人造眼。通常有图像处理系统的工业机器人都是“独眼 龙”，但现在该公司研制的“三维视觉”技术令工业机器人可以发现并 修正车身装配过程中的偏差，在两枚光学传感器的配合下，工业机 器人在装配车门、车窗和挡泥板时可辨认方向。 此外，这种技术也可用于质检。从前对饮料瓶只能进行抽查， 现在有视力的工业机器人可随时发现饮料瓶上的磕痕或裂痕，挑出 残次品。 第五章：德昌公司进入中国工业机器人产业 SWO 分析 5.1 SWOT 5.1 SWOT 分析 优势 1、 有伺服电机、驱动器研发的技术积累 2、 有研发智能检测设备的经验借鉴 3、 有一定的资金 劣势 1、 缺之机械手的生产制造经验 2、 缺乏市场品牌认知度与知名度 3、 缺乏营销网络与销售渠道 机会 1、 工业机器人产业具有广阔的市场前景 2、 下游细分行业存在进入的空间 3、 国内市场需求现 60-70%依靠进口， 存在替代国外进口成本与维护服务成本 的竞争机会 威胁 1、 全球知名厂商已进入中国市场，竞 争激烈 2、 国外工业机器人产业成熟，采用降 低整机价格，后续维护与服务费用高的 营销策略，逐步占领中国市场。 5 5. 2 2 结论与建议 结论： 对于我国工业机器人产业而言，德昌公司在进入机械手或工业 机器人产业应该采用劣势机会（ WOWO）战略。尽管我司在工业机器 人产业发展比国内主要厂商进入的时间、研发技术、生产制造经验 都相对落后，但面对着巨大的市场，只要选对进入的下游细分市 场，对下游细分行业进行深入调研并深耕，公司进入机械手或工业 机器人产业的发展潜力巨大。 建议： 德昌公司进入机械手产业可先从注塑机专用机械手行业入手， 开始做注塑机专用机械手或相关行业直角坐标机械手产品，逐步累 积技术研发、产品设计、生产制造经验后，再逐步进入冲压、 铸 造、 表面热处理等行业， 做更高要求的机械手产品或自动化成套设 备。 德昌公司规划投资部 20122012 年 8 8 月 3030 日