《工业机器人技术基础》2：工业机器人的发展.pptx

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1、工业机器人技术基础 天津机电职业技术学院课程资源建设项目目 录1234项目三 ABB工业机器人的基本操作项目二 工业机器人的系统组成及技术参数项目一 工业机器人技术概述项目四 ABB工业机器人的I/O通信65项目六 ABB工业机器人程序编写项目五 ABB工业机器人的程序数据任务三 工业机器人的分类项目一 工业机器人技术概述任务四 工业机器人的典型应用任务一 初始工业机器人任务二 工业机器人的发展现状及趋势任务二 工业机器人的发展现状及趋势123全球工业机器人的发展状况中国工业机器人的发展状况工业机器人发展趋势01全球工业机器人的发展状况任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展

2、状况在1958年，恩格尔伯格和德沃尔联手制造出第一台真正实用的工业机器人（如图1-8所示），并很快得到了应用；随后，他们成立了世界上第一家机器人制造工厂Unimation公司，并将第一批机器人称为“Unimate”，意思是“万能自动”，恩格尔伯格因此被称为“工业机器人之父”。机器人“Unimate”是通过一个计算机，来控制一个多自由度的机械，通过示教存储程序和信息，工作时把信息读取出来，然后发出指令，这样的话机器人可以重复的根据人当时示教的结果，再现出这种动作，该类机器人的特点是它对外界的环境没有感知。图1-8 世界上第一台工业机器人任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状

3、况1978年，美国Unimation公司推出图1-9所示的通用工业机器人PUMA，这标志着工业机器人技术已经完全成熟。图1-9 通用工业机器人PUMA任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况 近年来，随着全球人口红利的日益减少，自动化生产需求的不断释放，工业机器人产业发展迎来了巨大爆发，不少国家都积极投入到“机器换人”的大潮之中，工业机器人逐渐成为了全球新一轮科技和产业变革的关键切入点，以及衡量国家创新力与竞争力的重要标志。全球工业机器人市场屡创新高，从图1-10的2008-2017年全球工业机器人市场销售统计情况来看，2009年受全球金融危机的影响，工业机器人销售量骤减

4、，同比下降47%，仅6万台。但是2010年机器人的销量强势反弹，销量达到11.8万台，比2009年增长96.7%。2011年工业机器人的销量更是创下历史记录，达到16.5万台。2010-2017年，全球工业机器人销量进入新一轮快速增长，年均增速大于25%。2017年全球工业机器人销量达38.7万台，与2016年相比增长了31%。任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况图 1-10 2008-2017年全球工业机器人市场销售统计情况任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况图1-11 2013-2018年全球工业机器人市场销售额统计任务二 工业机器人的发

5、展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况虽然全球销售市场得以蓬勃发展，但却存在着区域发展不均衡的现象。图1-12为2011-2015年全球主要区域工业机器人的销售情况。该图显示，2015年全球工业机器人销量共计25.4万台，其中亚洲销量16万，占全球工业机器人销售比重的65%；欧洲销量5万台，占全球工业机器人销售比重的20%；美洲销量3.8万台，而且主要集中在美国。任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况图1-12 2011-2015年全球主要区域工业机器人的销售情况任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况 从国家层面来说，也存在着发展不均衡的现象。

6、如图1-13是2015年全球工业机器人市场各国占比情况。从图中可以看出，2015年中国工业机器人销量占到了全球工业机器人总销量的27%。实际上从2013年开始，中国已经是全球工业机器人年销量最大的国家。图1-13 2015年全球工业机器人市场分布任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况 同样地，工业机器人的主要应用行业销售占比也存在着不均衡现象。图1-14所示的2015年全球工业机器人主要应用行业销售占比表明，工业机器人的主要应用行业比例中，汽车行业占38%，汽车行业自动化装备的生产线大部分使用工业机器人。图1-14 2015年全球工业机器人主要应用行业销售占比任务二 工

7、业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况 目前，国际上主要的工业机器人生产企业如表1-1所示，主要分为欧系和日系。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS，瑞士的ABB，意大利的COMAU，英国的Autotech Robotics等。日系中主要有安川（YASKAWA）、OTC、松下（Panasonic）和发那科（FANUC）等。瑞士的ABB，德国的KUKA，日本的YASKAWA与FANUC合称为全球工业机器人领域的“四大家族”。ABB总部在欧洲，其核心技术主要体现在工业机器人控制系统方面；KUKA本属于德国，2015年被“美的”公司以300亿收购，其在原材料、本体零件和系统集成方面具

8、有一定优势；FANUC、YASKAWA作为日本公司在工业机器人关键零部件的研发方面具备较强的技术优势。任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况表1-1 世界知名工业机器人生产企业产业链环节说明知名企业关键零部件控制系统设定模拟输出信号的名字ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、松下、那智不二越、三菱、贝加莱、KEBA、倍福等伺服电机博世力士乐、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、松下、三菱、三洋、西门子、贝加莱等减速器设定信号所在的I/O模块Harmonic drive（哈默纳科）、Nabtesco（纳博特斯克）、SUMITOM

9、O（住友）、SEJINIGB（赛劲）、SPINEA等机器人本体ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、OTC（欧地希）、PANASONIC（松下）、KOBELCO（神钢）、川崎重工、那智不二越、现代重工、REIS（徕斯）、COMAU（柯马）、ADEPT（爱德普）、EPSON（爱普生）等系统集成ABB、KUKA（库卡）、FANUC（发那料）、YASKAWA（安川）、PANASONIC（松下）、KOBELCO（神钢）、COMAU（柯马）、DURR（杜尔）、REIS（徕斯）、CLOOS（克鲁斯）、德玛泰克、埃森曼、IGM、OTC（欧地希）、UNIX（优尼）、ADEPT

10、（爱德普）、EPSON（爱普生）等任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况 2016年，“四大家族”在中国工业机器人市场份额合计达到57.4%，如图1-15所示。并且在六轴关节机器人、汽车产业应用、焊接等高端应用领域的市场份额达到90%，如图1-16所示。减速器是工业机器人成本最高的零部件，Harmonic Drive（哈默纳科）、Nabtesco（纳博特斯克）这两家企业的减速器的份额占到全球市场份额的75%。任务二 工业机器人的发展现状及趋势1.全球工业机器人的发展状况图1-15 2016年工业机器人市场份额图1-16“四大家族”垄断中国高端工业机器人市场情况02中国工

11、业机器人的发展状况任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 我国工业机器人起步于20世纪70年代初，经过30多年发展，大致经历了三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的适用期。当前我国已生产出部分机器人关键元器件，开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上；一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术；工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术；机器人软件的设计和编程技术；运动学和轨迹规划技术；弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配

12、套设备的开发和制备技术等。任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 据工信部统计，我国涉及机器人生产的企业已逾1000家，其中超过200家是机器人本体制造企业，大部分以组装和代加工为主，处于产业链低端，产业集中度低、总体规模小；各地还出现了50多个以发展机器人为主的产业园区。目前国内机器人行业具有代表性的企业有新松、埃斯顿、埃夫特、广州数控、新时达、拓斯达、巨星科技、华昌达等。这些公司已在机器人产业链中游和上游进行拓展，通过自主研发或收购等方式掌握零部件和本体的研制技术，结合本土系统集成的服务优势，已经具备一定的竞争力，未来有望实现对国外品牌的进口替代。任务二 工业机器人

13、的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 从2013-2017年，我国机器人产业迎来高速发展期，产业规模开始不断扩大，平均规模增速超过15%，平均增长率高达30%，截至2018年，国内机器人市场规模已经接近90亿美元。国产工业机器人的市场份额从最早的被国外品牌垄断，到现在能在国内市场占有超过30%的市场份额。我国工业机器人行业的发展现状如下：任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 （1）工业机器人产量持续增长 图1-17所示是2015-2019年中国工业机器人的产量情况，从图中可以看出，近年来我国工业机器人行业迅猛发展，产量持续增长，成为了工业机器人应用第一大国。2

14、019年的工业机器人产量略有下降，是因为受到全球大环境下行，制造业企业对机器人需求下降的影响。任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 图1-17 2015-2019年中国工业机器人产量情况任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 （2）工业机器人销量攀升 图1-18和图1-19分别展示了2013-2020年中国工业机器人的销售增长情况。很明显近年来中国工业机器人销量和销售额持续增长，预计2020年中国工业机器人销量将突破25万台，销售额达到93.5亿美元，毫无疑问，中国已成为全球最大的工业机器人市场。任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机

15、器人的发展状况 图1-18 2013-2020年中国工业机器人销售情况图1-19 2013-2020年中国工业机器人销售额情况任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 （3）工业机器人密度提高 机器人密度是衡量国家制造业自动化发展程度的标准之一。随着国内制造业应用需求的高速增长，中国机器人密度由2016年的68台/万人提高至2017年的88台/万人，首次超过全球平均水平，但是依旧与发达国家存在较大的差距。图1-20所示为2016年主要国家工业机器人使用密度，图1-21所示为2013-2017年中国工业机器人使用密度及增长率。任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机

16、器人的发展状况 图1-20 2016年主要国家工业机器人使用密度图1-21 2013-2017年中国工业机器人使用密度及增长率任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 （4）工业机器人产业投资火热 2017年及2018年工业机器人领域融资事件频发，但多为初创型企业。表1-2为2018年中国工业机器人行业投融资情况，融资轮次多集中在于A轮、Pre-A轮。此外，从细分领域看，协作机器人最火爆，其次是仓储物流领域。任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 企业融资时间融资轮次融资金额行业应用艾利特2018/01A轮5000万人民币工程系统、协作机器人马路创

17、新2018/01A轮6000万人民币AGV仓储物流阿丘科技2018/01A轮800万美元机器视觉小觅智能2018/01战略投资3000万人民币VPS视觉定位导航技术慧灵科技2018/02Pre-A轮未透露轻量型协作机械臂提供商蓝胖子机器人2018/03A+轮数千万美元仓储物流节卡机器人2018/03A+轮6000万人民币协作机器人来福谱波2018/03A轮近亿元人民币谱波减速器木蚁机器人2018/03Pre-A轮数千万元人民币AGV机器人尔智机器人2018/04A轮3000万人民币协作机器人井智高科2018/05Pre-A轮数千万人民币AGV仓储物流高仙机器人2018/05A轮数千万美元SLA

18、M、激光导航任务二 工业机器人的发展现状及趋势2.中国工业机器人的发展状况 镁伽机器人2018/06A轮数千万美元协作机器人越疆科技2018/06A+轮1亿人民币多关节机器人橙子自动化2018/07B轮9375万人民币3C系统集成科大智能2018/07战略投资6.18亿人民币工业智能解决方案供应商慧灵科技2018/08A轮3000万人民币轻量型协作机械臂提供商天创电子2018/08A+轮数千万人民币工业自动化设备研发制造商库宝机器人2018/08A轮数千万人民币AGV仓储物流来福谱波2018/09B轮数千万人民币谱波减速器03 工业机器人发展趋势任务二 工业机器人的发展现状及趋势3.工业机器人

19、发展趋势 工业机器人在许多生产领域的应用实践证明，它在提高生产自动化水平，提高劳动生产率、产品质量及经济效益、改善工人劳动条件等方面，有着令世人瞩目的作用。随着科学技术的进步，机器人产业必将得到更加快速的发展，工业机器人将得到更加广泛的应用。任务二 工业机器人的发展现状及趋势3.工业机器人发展趋势 （1）技术发展趋势。在技术发展方面，工业机器人正向结构轻量化、智能化、模块化和系统化的方向发展。未来主要的发展趋势如下：01机器人结构的模块化和可重构化。02控制技术的高性能化、网络化。03控制软件架构的开放化、高级语言化。04 伺服驱动技术的高集成度和一体化。05多传感器融合技术的集成化和智能化。

20、06人机交互界面的简单化、协同化。任务二 工业机器人的发展现状及趋势3.工业机器人发展趋势 （2）应用发展趋势。自工业机器人诞生以来，汽车行业一直是其应用的主要领域。2014年,北美机器人工业协会在年度报告中指出，截至2015年年底，汽车行业仍然是北美机器人最大的应用市场，但其在电子、电气、金属加工、化工、食品等行业的出货量却增速迅猛。由此可见，未来工业机器人的应用依托汽车产业，并迅速向各行业延伸。对于机器人行业来讲，这是一个非常积极的信号。任务二 工业机器人的发展现状及趋势3.工业机器人发展趋势 （3）产业发展趋势。2010-2017年，全球工业机器人销量进入新一轮快速增长，年均增速大于25%。2015年全球工业机器人销量共计25.4万台，其中亚洲销量16万，占全球工业机器人销售比重的65%，中国市场的机器人销量近55000台。2017年全球工业机器人销量达38.7万台，与2016年相比增长了31%。2017年全球工业机器人销售额达到154亿美元，2018年，随着工业机器人进一步普及，销售额突破了160亿美元，中国的销售额达到60亿美元，成为全球最大的工业机器人市场。到目前为止，全球的主要机器人市场集中在亚洲、澳洲、欧洲及北美，累计安装量已超过200万台。工业机器人的时代即将来临，并将在智能制造领域掀起一场变革。谢 谢 观 看！