机械手调查研究方案报告.doc

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11．1 定义11．2 组成11．3 分类21．4 关键技术参数4第二章：机械手市场规模与下游应用领域分析72．1 全球工业机器人的安装量和累计安装量72．2全球工业机器人（机械手）市场规模82．3 全球工业机器人的下游应用领域92．4 工业机器人（机械手）密度102．5 中国工业机器人（机械手）市场规模与容量112．6 我国工业机器人（机械手）下游应用领域分析11第三章：机械手（工业机器人）行业与竞争分析123．1 机械手（工业机器人）行业概述123．2 我国机械手（工业机器人）市场竞争格局133．3 工业机器人国内主要厂商情况介绍143.4 实地调研的机械手厂家介绍17第四章：中国工业机器人技术发展现状及趋势194.1 技术发展现状194．2 技术发展趋势214.3 视觉工业机器人技术23第五章：德昌公司进入中国工业机器人产业SWOT分析245.1 SWOT分析245．2 结论与建议24第一章：机械手基础知识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 1．2 组成 一般来说，机械手主要有以下几部分组成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）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）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）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）其它部分如机体、行走机构、行程检测装置和传感装置等1．3 分类机械手从使用X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1．3．1 按使用X围分类： （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）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1．3．2 按运动坐标型式分类：（1）直角坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴X、Y、Z三个方向移动，亦即臂部可以前后伸缩(定为沿X方向的移动)、左右移动(定为沿Y方向的移动)和上下升降(定为沿Z方向的移动)；（2） 圆柱坐标式机械手手臂可以沿直角坐标轴的X和Z方向移动，又可绕Z轴转动(定为绕Z轴转动)，亦即臂部可以前后伸缩、上下升降和左右转动；（3）球坐标式机械手 臂部可以沿直角坐标轴X方向移动，还可以绕Y轴和Z轴转动，亦即手臂可以前后伸缩(沿X方向移动)、上下摆动(定为绕Y轴摆动)和左右转动(仍定为绕Z轴转动)；（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1．3．3 按驱动方式分类：（1）液压驱动机械手 以压力油进行驱动；（2）气压驱动机械手 以压缩空气进行驱动；（3）电力驱动机械手 直接用电动机进行驱动；（4）机械驱动机械手 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。

1．3．4 按机械手的臂力大小分类：（1）微型机械手 臂力小于1㎏；（2）小型机械手 臂力为1－10㎏；（3）中型机械手 臂力为10－30㎏；（4）大型机械手 臂力大于30㎏1．4 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）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）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3~5个自由度即满足使用要求（其中臂部2~3个自由度，腕部1~2个自由度）。

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2．1 全球工业机器人的安装量和累计安装量 由上表数据分析的知： 1、至2011年底，全球工业机器人累计安装量在120万台左右，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、据统计，2009-2011年全球机器人安装量平均增长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%的年增长，亚洲约5%2．2全球工业机器人（机械手）市场规模受发展中国家（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(CAGR)有望保持在7.7%的水平根据ARC咨询公司一份最新的研究报告，2005年工业机器人硬件市场规模已经达到35.9亿美元，2010年这一数字便超过51亿美元，预计2012年全球整个市场规模将达到91亿美元。

2．3 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X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世界各国工业机器人的应用类型与比例图2．4 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2100和1772，但日本包括了各种类型的机器人（截止到2000年），与其他国家不具有可比性紧接着，德国机器人密度为1439，美国997台，法国929台，英国794台，西班牙763台，瑞典600台，中国90台2．5 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750056007500950011000市场保有量3140037000445005400065000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2009年37300台的基数计算，这三年平均每年安装近8000台，预计2012年的市场需求约10亿美元，即60亿/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—3000亿元相对目前60亿元的市场规模而言，未来10-20年间，我国工业机器人市场可谓一片波澜壮阔的“蓝海”2．6 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、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%以上. 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30％以上，是工业机器人的最大用户，这与全球X围内汽车工业是工业机器人的最大用户有所不同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3．1 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、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的AU及奥地利的IGM公司工业机器人已成为柔性制造系统（FM。