工業(yè)機(jī)械手設(shè)備研究報告

1、工業(yè)機(jī)械手的行業(yè)的行業(yè)分析第一章、工業(yè)機(jī)械手的行業(yè)發(fā)展?fàn)顩r第一節(jié)、工業(yè)機(jī)械手行業(yè)概況1、工業(yè)機(jī)械手的發(fā)展歷史機(jī)械手是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。它是機(jī)器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，機(jī)械手被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機(jī)械手已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。機(jī)械手首先是從美國開始研制的。1958 年美國聯(lián)合控制公司研制出第一

2、臺機(jī)械手。它的結(jié)構(gòu)是：機(jī)體上安裝一個回轉(zhuǎn)長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)是示教形的。1962 年，美國聯(lián)合控制公司在上述方案的基礎(chǔ)上又試制成一臺數(shù)控示教再現(xiàn)型機(jī)械手。商名為 Unimate（即萬能自動）。運動系統(tǒng)仿照坦克炮塔，臂可以回轉(zhuǎn)、俯仰、伸縮、用液壓驅(qū)動；控制系統(tǒng)用磁鼓作為存儲裝置。不少球坐標(biāo)通用機(jī)械手就是在這個基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。同年，美國機(jī)械制造公司也實驗成功一種叫 Vewrsatran 機(jī)械手。該機(jī)械手的中央立柱可以回轉(zhuǎn)、升降采用液壓驅(qū)動控制系統(tǒng)也是示教再現(xiàn)型。這兩種出現(xiàn)在六十年代初的機(jī)械手，是后來國外工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的基礎(chǔ)。1978 年美國 Unimate 公司和斯坦福大

3、學(xué)，麻省理工學(xué)院聯(lián)合研制一種 Unimate-Vicarm 型工業(yè)機(jī)械手，裝有小型電子計算機(jī)進(jìn)行控制，用于裝配作業(yè)，定位誤差小于1 毫米。聯(lián)邦德國 KnKa 公司還生產(chǎn)一種點焊機(jī)械手，采用關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu)和程序控制。目前，機(jī)械手大部分還屬于第一代，主要依靠人工進(jìn)行控制；改進(jìn)的方向主要是降低成本和提高精度。第二代機(jī)械手正在加緊研制。它設(shè)有微型電子計算控制系統(tǒng)，具有視覺、觸覺能力，甚至聽、想的能力。研究安裝各種傳感器，把感覺到的信息反饋，使機(jī)械手具有感覺機(jī)能。第三代機(jī)械手則能獨立完成工作中過程中的任務(wù)。它與電子計算機(jī)和電視設(shè)備保持聯(lián)系，并逐步發(fā)展成為柔性制造系統(tǒng) FMS 和柔性制造單元 FMC 中的重要

4、一環(huán)節(jié)。2、機(jī)械手產(chǎn)品鏈及產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成中國工業(yè)機(jī)器手上游零部件行業(yè)主要是減速機(jī)、伺服電機(jī)、變頻器、控制器等，其中減速器、伺服電機(jī)及伺服系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人成本中所占比重比較大，分別為 39%，28%，本體制造占比為 22%。雖然減速機(jī)、伺服系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人成本中所占比重比較大，但國內(nèi)減速機(jī)、伺服電機(jī)等關(guān)鍵部件發(fā)展相對滯后，技術(shù)水平較低，產(chǎn)品穩(wěn)定性差，與國外產(chǎn)品相比存在不少的差距，導(dǎo)致國內(nèi)工業(yè)機(jī)械手減速機(jī)、伺服電機(jī)等零部件主要依賴進(jìn)口，國內(nèi)企業(yè)工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)成本較高，爭力較弱。其中進(jìn)口減速機(jī)主要有ABB、住友等品牌，伺服電機(jī)主要有安川，三菱，西門子等品牌。3、中國工業(yè)機(jī)械手近年發(fā)展?fàn)顩r當(dāng)前，我國進(jìn)口的

5、工業(yè)機(jī)器人主要來自日本，但是隨著諸如“機(jī)器人”類似的具有自有知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)不斷出現(xiàn)，越來越多的工業(yè)機(jī)器人將會由中國制造。我國在自動化領(lǐng)域今年來的發(fā)展也非常快速，近年來國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人。然中國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論，但是國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展將逐漸在縮短這樣的距離，這就是環(huán)境造就的，相信未來幾年，將會越做越好。就比如近年來，工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、便于操作和維修)，而單機(jī)價格不斷下降;加上工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)向

6、模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展;控制系統(tǒng)向基于 PC 機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展.工業(yè)機(jī)器人逐漸向更深更廣方向的發(fā)展以及機(jī)器人智能化水平的提高，機(jī)器人的應(yīng)用范周還在不斷地擴(kuò)大，已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到諸如采礦機(jī)器人、建筑業(yè)機(jī)器人以及水電系統(tǒng)維護(hù)維修機(jī)器人等各種非制造行業(yè)。第二章、行業(yè)產(chǎn)品需求及預(yù)測我國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)近幾年增速在 30%以上。世界機(jī)器人聯(lián)合會發(fā)布的 2014 年世界機(jī)器人統(tǒng)計數(shù)據(jù)報告顯示，2017 年中國生產(chǎn)使用的機(jī)器人總量將由現(xiàn)有的 16.2 萬部增加到 42.8 萬部，而北美地區(qū)預(yù)計總使用量為 29.2 萬部，歐洲最大的五個經(jīng)濟(jì)體總計為 34.3 萬部，中國將成為世界工

7、業(yè)機(jī)器人第一使用大國。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的2015-2020 年中國工業(yè)機(jī)器人行業(yè)產(chǎn)銷需求預(yù)測與轉(zhuǎn)型升級分析報告顯示，2013 年，我國共銷售 3.7 萬臺工業(yè)機(jī)器人，占全球銷量的 20.67%，已超越日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場。2014 年，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)銷售收入占 GDP 的比重由上年的 0.019%上升至 0.020%，行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位愈發(fā)重要。和全球工業(yè)機(jī)器人市場類似，我國的工業(yè)機(jī)器人的三大主要種類為焊接、搬運、噴涂?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)機(jī)器人一般運用在制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，應(yīng)用于汽車整車及汽車零部件、工程機(jī)械、軌道交通、低壓電器、電力、IC 裝備、軍工、煙草、金融

8、、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)。近幾年，除汽車工業(yè)外，電子、物流等行業(yè)的機(jī)器人安裝數(shù)量增長也很快。工業(yè)機(jī)器人使用成本僅為人工的 23%。工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品按十年使用壽命折舊（含維護(hù)費用）每年成本約 5 萬元，而三個成熟的焊接技工每年的成本達(dá)到 7.2萬元*3=21.6 萬元。從這個比較可以直觀看出，一臺工業(yè)機(jī)器人在產(chǎn)生相同效益時，投入的成本是使用人工成本的 23%。這個比例將大大降低企業(yè)的制造成本，為企業(yè)盈利提供廣闊空間，也提高了企業(yè)的價格競爭優(yōu)勢?；蛘邚牧硗庖粋€角度看，也就意味著企業(yè)投資工業(yè)機(jī)器人 2-3 年即可收回成本?；仡欀袊甑慕?jīng)濟(jì)發(fā)展，農(nóng)村勞動力轉(zhuǎn)移和人口紅利相互疊加為制造業(yè)提供

9、了大量的廉價勞動力。而今天，劉易斯拐點隱現(xiàn)和人口紅利逐漸減弱，導(dǎo)致傳統(tǒng)依賴廉價勞動力成本的發(fā)展模式受到挑戰(zhàn)，從而促進(jìn)了制造業(yè)轉(zhuǎn)型期對機(jī)器人的需求：一方面，勞動力價格上升給企業(yè)帶來直接成本壓力，促使企業(yè)使用機(jī)器替代人工；另一方面，勞動力價格上升預(yù)期也推動企業(yè)推動機(jī)器普及和提升來規(guī)避未來勞動力價格繼續(xù)上升的風(fēng)險。工業(yè)機(jī)器人及成套設(shè)備的應(yīng)用能將工人從繁重或有害的體力勞動中解放出來，解決當(dāng)前勞動力短缺問題，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。此外，工業(yè)機(jī)器人動作準(zhǔn)確性高、具有可控的生產(chǎn)能力，可以提高產(chǎn)品穩(wěn)定性，實現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)，加快產(chǎn)品更新周期。中國版的“工業(yè) 4.0”的背景下，在制造業(yè)面臨升級壓力和人口紅

10、利消失的情況下，我國工業(yè)化和信息化融合進(jìn)入快車道。機(jī)器人成本的下降，加之人工成本的上升，使得“剪刀差”出現(xiàn)，越來越多的行業(yè)將加快推進(jìn)“機(jī)器人替代人”的過程，工業(yè)自動化將是重要的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用和普及自然成為企業(yè)較理想的選擇。據(jù) IFR統(tǒng)計顯示，2005-2014 年期間，中國工業(yè)機(jī)器人的銷售量以年均 25%左右的速度高速增長。隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的需求，人力成本的上升，以及國家政策的扶持，我國工業(yè)機(jī)器人未來的增速可達(dá) 30%以上。第三章、 機(jī)械手的應(yīng)用意義及發(fā)展趨勢1、 機(jī)械手應(yīng)用意義在機(jī)械工業(yè)中，機(jī)械手的應(yīng)用具有以下意義：1. 可以提高生產(chǎn)

11、過程的自動化程度應(yīng)用機(jī)械手，有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機(jī)器的裝配等的自動化程度，從而可以提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，加快實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動化的步伐。2. 可以改善勞動條件、避免人身事故在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場合中，用人手直接操作是有危險或根本不可能的。而應(yīng)用機(jī)械手即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè)，大大地改善了工人的勞動條件。同時，在一些動作簡單但又重復(fù)作業(yè)的操作中，以機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。3.可以減少人力，便于有節(jié)奏的生產(chǎn)應(yīng)用機(jī)械手代替人手進(jìn)行工作，這是直接減少人力的一個側(cè)面，同時由于應(yīng)用機(jī)械手可以連續(xù)地工作，這是減少人力的另一個側(cè)面。因此，在自動化機(jī)床和綜合加工自動生產(chǎn)線上目前幾乎都設(shè)有機(jī)械手，以減少人力和更準(zhǔn)確地控制生產(chǎn)的節(jié)拍，便于有節(jié)奏地進(jìn)行生產(chǎn)