工业机器人定义：工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。图1－1所示为ABB YUMI机器人。

图1－1　ABB YUM I机器人

1954年，乔治·迪沃申请了第一个机器人的专利（1961年授予）。制作机器人的第一家公司是Unimation。Unimation机器人也被称为可编程移机，因为一开始它们的主要用途是从一个点传递对象到另一个点，距离大约十英尺^[1]。它们用液压执行机构，并编入关节坐标，即在一个教学阶段进行存储和回放操作中的各关节的角度。它们能精确到一英寸^[2]的1／10 000。Unimation后授权其技术给川崎重工和GKN，分别在日本和英国制造Unimate。一段时间以来，Unimation唯一的竞争对手是美国辛辛那提米拉克龙公司。20世纪70年代后期，日本的几个大财团开始生产类似的工业机器人。

1969年，维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了“斯坦福大学的手臂”，它是全电动的6轴多关节型机器人，是一个手臂的解决方案。这使它能精确地跟踪空间中的任意路径，拓宽了机器人潜在的更复杂的应用，如装配和焊接。沙因曼的MIT人工智能实验室则设计了第二臂，被称为“麻省理工学院的手臂”。进一步设计后，它成为通用汽车公司装配工具。

现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。

自1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机技术取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。

大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，其结果之一便是1952年数控机床的诞生。与数控机床相关的控制、机械零件的研究又为机器人的开发奠定了基础。

另外，原子能实验室的恶劣环境要求某些操作由机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的示教再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。

作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的VERSTRAN和Unimation公司推出的Unimate。这些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形特征迥异，主要由类似人的手和臂组成。

1965年，MIT的Roborts演示了第一个具有视觉传感器的、能识别与定位简单积木的机器人系统。(www.daowen.com)

1967年，日本成立了人工手研究会（现改名为仿生机构研究会），同年召开了日本首届机器人学术会。

1970年在美国召开了第一届国际工业机器人学术会议。1970年以后，机器人的研究得到迅速广泛的普及。

1973年，辛辛那提米拉克龙公司的理查德·豪恩制造了第一台由小型计算机控制的工业机器人，它是液压驱动的，能提升的有效负载达45千克。

到了1980年，工业机器人才真正在日本普及，故称该年为“机器人元年”。

随后，工业机器人在日本得到了巨大发展，日本也因此而赢得了“机器人王国”的美称。

据联合国欧洲经济委员会（UNECE）和国际机器人联合会（IFR）的统计，至2003年年末，在美国运行的机器人总量为112 400套，比2002年增长7%。到2007年年底，运行的机器人数量达到145 000套。就每万雇员拥有工业机器人数进行统计，至2003年年末，美国制造业中，每1万雇员拥有63个工业机器人。尽管从排名上说，美国已经进入世界前十名，但其与前几名仍然有着很大的差距，仅相当于德国的43%，意大利的54%，欧盟的68%。与普通的制造业相比，美国汽车工业中每万个产业工人拥有的工业机器人数量大大提高，达到740个，但仍然远远低于日本（1 400个机器人）、意大利（1 400个机器人）和德国（1 000个机器人）。

美国是机器人的诞生地。早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人。比起号称“机器人王国”的日本起步至少要早五六年。经过50多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。综观它的发展史，道路是曲折的，不平坦的。

20世纪60年代到70年代期间，美国的工业机器人主要立足于研究阶段，只是几所大学和少数公司开展了相关的研究工作。那时，美国政府并未把工业机器人列入重点发展项目，特别是，美国当时失业率高达6.65%，政府担心发展机器人会造成更多人失业，因此既未投入财政支持，也未组织研制机器人。而企业在这样的政策引导下，也不愿冒风险，去应用或制造机器人，致使错过了发展良机，固守在使用刚性自动化装置的层面上。这不能不说是美国政府的战略决策错误。70年代后期，美国政府和企业界虽对工业机器人的制造和应用认识有所改变，但仍将技术路线的重点放在研究机器人软件及军事、宇宙、海洋、核工程等特殊领域的高级机器人的开发上，致使日本的工业机器人后来居上，并在工业生产的应用上及机器人制造业上很快超过了美国，其产品在国际市场上形成了较强的竞争力。

进入20世纪80年代之后，美国才感到形势紧迫，政府和企业界才开始真正重视机器人，制定和采取了相应的政策和措施，一方面鼓励工业界发展和应用机器人，另一方面制订计划、提高投资，增加机器人的研究经费，把机器人看成美国再次工业化的特征，使美国的机器人迅速发展。80年代中后期，随着各大厂家应用机器人的技术日臻成熟，第一代机器人的技术性能越来越满足不了实际需要。美国开始生产带有视觉、力觉的第二代机器人，并很快占领了美国60%的机器人市场。

工业机器人在日本的发展：与此同时，20世纪70年代的日本正面临着严重的劳动力短缺，这个问题已成为制约其经济发展的一个主要问题。毫无疑问，在美国诞生并已投入生产的工业机器人给日本带来了福音。1967年日本川崎重工业公司首先从美国引进机器人及技术，建立生产厂房，并于1968年试制出第一台日本产Unimate机器人。经过短暂的摇篮阶段，日本的工业机器人很快进入实用阶段，并由汽车业逐步扩大到其他制造业以及非制造业。1980年被称为日本的“机器人普及元年”，日本开始在各个领域推广使用机器人，这大大缓解了市场劳动力严重短缺的社会矛盾。再加上日本政府采取的多方面鼓励政策，这些机器人受到了广大企业的欢迎。1980—1990年，日本的工业机器人处于鼎盛时期，后来国际市场曾一度转向欧洲和北美，但日本经过短暂的低迷期又恢复其昔日的辉煌。1993年年末，全世界安装的工业机器人有61万台，其中日本占60%、美国占8%、欧洲占17%、俄罗斯和东欧共占12%。

德国工业机器人的数量占世界第三，仅次于日本和美国，其智能机器人的研究和应用在世界上处于领先地位。目前在普及第一代工业机器人的基础上，第二代工业机器人经推广应用成为主流安装机型，而第三代智能机器人已占有一定比重并成为发展的方向。世界上的机器人供应商分为日系和欧系。瑞典的ABB公司是世界上最大机器人制造公司之一。1974年研发了世界上第一台全电控式工业机器人IRB6，主要应用于工件的取放和物料搬运。1975年生产出第一台焊接机器人。到1980年兼并Trallfa喷漆机器人公司后，其机器人产品趋于完备。ABB公司制造的工业机器人广泛应用在焊接、装配铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割等领域。德国的KUKA Roboter Gmbh公司是世界上几家顶级工业机器人制造商之一，1973年研制开发了KUKA的第一台工业机器人，年产量达到1万台左右。其所生产的机器人广泛应用在仪器、汽车、航天、食品、制药、医学、铸造、塑料等工业，主要用于材料处理、机床装备、包装、堆垛、焊接、表面修整等领域。

我国工业机器人起步于20世纪70年代初，其发展过程大致可分为三个阶段：70年代的萌芽期；80年代的开发期；90年代的实用化期。经过几十年的发展如今已经初具规模。目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套设备的开发和制备技术，等等。某些关键技术已达到或接近世界水平。