工业机器人技术专业人才需求调研报告（精选5篇）

第一篇：工业机器人技术专业人才需求调研报告

《工业机器人技术》专业人才需求调研报告

一、工业机器人技术发展现状

1.工业机器人正向全球范围内普及

生产力在不断进步，推动着科技的进步与革新。自工业革命以来，人力劳动已经逐渐被机械所取代，工业机器人的出现是人类在利用机械进行社会生产史上的一个里程碑。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。随着工业机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平的提高,机器人的应用范周还在不断地扩大,已从汽车制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统维护维修机器人等各种非制造行业。此外,在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多,如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。

“工业4.0”两大主题，“智慧工厂”重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；“智能生产”主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。工业机器人属于上述信息物理融合系统（CPS）或“物理计算”理念或课题（Physical Computing）。据统计，目前全世界大约有100万机器人在世界各个角落辛勤工作，特别是在人类难以胜任的危 险环境里。日本是机器人密度最高的国家，每10万人中就有295个机器人。目前，全球工业机器人装机总量已达到100多万台，主要分布在日本、美国、德国等发达国家。机器人新增的需求主要来自中国等新兴市场，日本等发达国家的保有量较为平稳。

在我国，工业机器人的最初规模应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。工业机器人主要以点焊、弧焊、装配和搬运机器人为主，我国的工业机器人市场已经开始形成，特别是加入WTO以后，对各种以工业机器人为主的先进自动化装备的需求日益迫切。我国现有的机器人研究开发和应用的工程单位超过200家，其中从事工业机器人研究和应用的超过80家。基本掌握了操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，开发出弧焊、点焊、装配、搬运等机器人，目前生产的各类工业机器人中有90%以上用于生产中。

2.中国将成为全球最大的机器人市场

近年来，中国已成为工业机器人增长最快的国家之一。2004年以来，国内机器人市场年均增长率达到40%以上。2011年，我国工业机器人市场增长率更是高达51%，位居全球第一。23000台的绝对增量也仅次于日韩，排在全球第三位。中国工业机器人几年内或将迎来井喷式发展，而非简单的线性增长。这种井喷式增长，与我国人口和经济现状密切相关。过去我们曾依靠低廉而充沛的人力资源，将中国发展为世界最大制造业大国。但随着用工成本的增长，“人才红利”取代“人口红利”，成为中国制造向中国智造转变的关键。在这样一个 2 转折点上，工业机器人的井喷式增长，既反映出这样的趋势，也将为中国制造提“智”奠定坚实基础。

机器人产业作为高端智能制造的代表，在新一轮工业革命中将成为制造模式变革的核心和推进制造业产业升级的发动机。数据显示，国内工业机器人市场需求日益强劲，新安装量年均增长高达40%。三年内，机器人的应用会有快速的增加，五年后，机器人的应用就会有一个直线式的上升。可见，我国机器人的应用是今后发展的一个大趋势。

3.国家政策扶持机器人产业的发展

2012年4月，科技部出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，提出“十二五”期间将重点培育发展工业和服务机器人新兴产业。其间，我国将攻克一批智能化高端装备，发展和培育一批高技术产值超过100亿元的核心企业。在第二个“规划”中，提出攻克工业机器人本体、精密减速器、伺服驱动器和电机、控制器等核心部件的共性技术，自主研发工业机器人工程化产品，实现工业机器人及其核心部件的技术突破和产业化。服务机器人规划中提到，全球服务机器人的产值将由2010年的约171亿美元，增加到2025年的517亿美元。我国将重点培育发展服务机器人新兴产业，重点发展公共安全机器人、医疗康复机器人、仿生机器人平台和模块化核心部件等四大任务。

2012年8月，财政部公示2012年智能制造装备项目拟支持单位名单，共有64个项目入围，其中机器人相关的上市公司项目达到9 个，包括挂在柴可力的WP517系列发动机柔性自动化装配生产线、软控股份和赛轮股份的轮胎行业工业机器人产业化、宝信软件的基于开放式标准总线大型自控系统、海立股份的空调压缩机柔性自动化装配生产线、三一重工的自动导引车AGV系统工程机械产品加工应用、海大集团的面向包装物流领域搬运机器人、天地科技的高端液压支架智能焊接加工车间以及振华重工的海上钻井平台装备制造智能化焊接车间等。国家政策显示将大力扶持机器人及工业自动化产业的发展。

中国本周公布了实施制造强国战略的首个十年行动纲领《中国制造2025》，她被视为中国版的“工业4.0”规划，为继改革开放以来，再次向西方开放式学习。行动纲领提出：紧密围绕重点制造领域关键环节，开展新一代信息技术与制造装备融合的集成创新和工程应用。支持政产学研用联合攻关，开发智能产品和自主可控的智能装置并实现产业化。依托优势企业，紧扣关键工序智能化、关键岗位机器人替代、生产过程智能优化控制、供应链优化，建设重点领域智能工厂/数字化车间。对于机器人，围绕汽车、机械、电子、危险品制造、国防军工、化工、轻工等工业机器人、特种机器人，以及医疗健康、家庭服务、教育娱乐等服务机器人应用需求，积极研发新产品，促进机器人标准化、模块化发展，扩大市场应用。突破机器人本体、减速器、伺服电机、控制器、传感器与驱动器等关键零部件及系统集成设计制造等技术瓶颈。

4.工业机器人应用人才教育 2012年5月30日

兴产业发展规划》工业机器人等高端装备制造产业已列入“十二五”国家战略性新兴产业。预计到2015年中国机器人市场需求总量将占全球比重16.9%成为全球第一大市场。10年后机器人产业将是一个上万亿元产值的产业集群。目前，不少教育集团也将目光转向工业机器人应用人才教育领域，希望为我国的高端制造业和工业机器人应用的发展添砖加瓦，通过职业教育和企业人才培训来助力“中国智造”。

工业4.0时代背景下，信息化与全球化融合、个性化和定制化生产方式和生活方式以及大数据、云计算、虚拟化生活等等新技术的和理念的涌现，都给现代工业机器人应用人才培养模式带来新的挑战。这就要求我们的职业教育和人才培训要培养出适应第三次工业革命需要的创新型人才和高素质劳动者。

二、工业机器人人才需求

1.机器人及智能装备产业的发展迫切需要大量高技能人才 中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，市场容量不断扩大。工业机器人的热潮带动机器人产业园的新建。到目前为止，上海、徐州、常州、昆山、哈尔滨、天津、重庆、唐山和青岛等地均已经着手开建机器人产业园区。产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。

2.工业机器人的日益广泛应用需要高技能专门人才

传统制造业的改造提升、人工成本快速提高促使企业用工业机器人来提高产业附加值、保证产品质量，使工业机器人及智能装备产业面临前所未有的发展时机。目前在长三角地区使用工业机器人的企业六千多家，人才缺口达5000人左右。不仅企业需要工业机器人现场编程、机器人自动化线维护等方面的人才，还需要大量从事工业机器人安装调试和售后服务等工作的专门人才。随着我国制造业的发展，预计未来3-5年，工业机器人的增速有望达到25%，高技能人才缺口将逐年加大。

3．工业机器人应用人才结构性矛盾突出

目前国内高职院校尚无工业机器人应用方面的对口专业，从事工业机器人现场编程、机器人自动线维护、工业机器人安装调试等岗位的人员主要来自对电气自动化技术、机电一体化等专业毕业生的二次培训，而且短期培训难以达到岗位要求。

4.工业机器人应用人才荒

伴随着机器人热的另外一个隐忧也随之浮出水面，那就是工业机器人应用工程师的人才荒。一台工业机器人（机械臂）能否投入到生产当中去，以及能发挥多大的作用，取决于生产工艺的复杂性，产品的多样性还有周边设施的配套程度。而解决这些问题却需要3到5名相关的操作维护和集成应用人才。目前，机器人在汽车制造以外的一般工业领域应用需求快速增长，而相应的人才储备数量和质量却捉襟见肘。

工业机器人应用（系统集成）是典型的多学科交叉融合的行业，目前的当务之急，是大量培养掌握机器人系统知识并能与各行业工艺要求相结合的应用工程人才，帮助用户解决机器人的应用的实际问题，取得实效，以此开拓机器人市场。从一些招聘要求不难看出，操 作机器人的技术人员，是目前企业中最缺的技术工人。企业把工业机器人买回来以后，想要把标准的机器人变成一台可以投入生产的专用自动化设备，这就需要机器人应用工程师结合生产工艺和工件的类型，通过手动示教编程并结合周边的辅助设施，才能使机器人完成特定的任务。

5.机器人技术对接区域经济

许昌市作为河南省中原城市群的主要城市之一，在许昌市建设的国家电子信息产业园、中原电气谷，为机械加工、汽车后市场、电子信息类专业的发展提供了强大的支撑，入住的企业急需高水平技能型的机械加工、电子信息等专业从业人员。此外还有服务于许昌周边地区及珠江三角洲和江浙等沿海经济发达地区的从业人员。机器人技术集电子、信息、物流、自动控制、数控技术于一体，许昌一些现代化水平比较高的企业（比如：富士康集团新郑工业园区、中烟集团许昌公司、许继集团、森源电气）开始越来越多地应用工业机器人。一方面是工业机器人应用高端技术人才需求飙升，一方面是相应的人才供应奇缺，更为重要的是，工业机器人应用及高端技术人才的大量缺口，已经开始制约相关技术领域的进展，成为地方产业发展的掣肘。因为，强化校企合作，推行嵌入式课程，创新专业申办，岗位实训等学科教育创新模式，通过开设短期培训班或专业共建模式，引入实务课程，提升教育质量。推行“出口即入口”教育模式，即为从人才培养的最终就业目标倒过来设计课程内容，解决学生就业问题。

三、专业建设基础条件 我院具备工业机器人技术专业的办学条件。我院现有机电一体化技术、电气自动化技术、机械设计与自动化、应用电子技术等高职专科专业，这些为我系工业机器人技术专业的申办提供了良好的基础。

1.初步建立了一支结构合理、素质优良的专业教学团队 我院有机电一体化技术、应用电子技术省级教学团队，他们有扎实的专业基础、有多年的教学经历并积累了较为丰富的教学经验，完全可以胜任工业机器人技术专业的教学工作。机电一体化技术、电气自动化技术、机械设计与自动化、应用电子技术等专业现有33位专任教师、46位从企业引进的企业能工巧匠作兼职教师，专任教师中硕士21人，副高职称以上18人，“双师型”教师28人，许昌市学术技术带头人3人，河南省教育厅学术带头人1人。

2.实验实训条件良好

目前机电一体化技术、电气自动化技术、机械设计与自动化、应用电子技术专业现有功能实训室12个，综合实训室4个，两个省级重点实习实训基地、一个中央财政支持的提升专业服务产业发展能力建设项目，每年企业培训1200人次。2014年新建机器人实训室，能同时容纳40人进行工业机器人实训，满足教学需要。校中厂两个，可容纳50人进行生产性实训，满足“学徒制”教学的要求。

3.积极探索工学结合人才培养模式，并收到了良好效果 我院重点建设专业机电一体化技术的大部分课程都可以移植到工业机器人技术专业，这也为该专业的创建也提供了坚实的基础和可借鉴的经验。积极推行工学结合人才培养模式和实施“工作站”式的 顶岗实习管理模式，对培养应用性人才起到了显著的作用，应届毕业生出现了供不应求的状况。

4.科研和社会服务取得了一定成果

五年来相关专业的骨干教师主持及参与教科研课题20余项，与当地企业合作开设PLC、组态软件、触摸屏等多种培训课程，并每年为企业培训技师、高级技师、中高级维修电工300余人。在国内外重要学术期刊上发表论文30多篇，其中核心期刊12篇，被EI检索的文章5篇。

5.学生竞赛连创佳绩

在近五年中，机电工程系在省部级及以上职业院校技能竞赛中获得一等奖4个、二等奖8个，三等奖17个。

四、专业定位

根据工业机器人应用的要求不同，结合生产实践经验，对工业机器人应用人才培养的目标与工厂或客户的实际需求结合起来，为企业输送一批既具备工业机器人控制系统知识，又能结合工艺和生产要求，能提出自动化解决方案并组织实施的应用人才。1.培养目标

本专业培养拥护党的基本路线，德、智、体、美等全面发展，具有良好的科学文化素养、职业道德和扎实的文化基础知识。具有获取新知识、新技能的意识和能力，能适应不断变化的工作需求。熟悉企业生产流程，具有安全生产意识，严格按照行业安全工作规程进行操作，遵守各项工艺流程，重视环境保护，并具有独立解决非常规问题 的基本能力。掌握现代工业机器人安装、调试、维护方面的专业知识和操作技能，具备机械结构设计、电气控制、传感技术、智能控制等专业技能，能从事工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务于生产第一线工作的高素质高技能型人才。2.职业岗位

根据工业机器人应用技术岗位的不同，对人才培养的内容定位为面向培养面向汽车、机械加工、食品、电子等行业企业，主要从事包含自动化成套装备中工业机器人作业单元的现场编程、调试维护、故障诊断、人机界面、触摸屏编程等生产技术管理工作，以及工业机器人技术销售和售后服务工作。工程师岗位分成3类：工业机器人现场示教编程维护工程师、工业机器人系统开发方案工程师、工业机器人系统集成应用工程师。

机电工程系 2015年5月20日

第二篇：园艺技术专业人才需求调研报告

园艺技术专业人才需求调研报告

园艺技术是一种以农业和农村为载体的新型生态旅游业。近年来，伴随全球农业的产业化发展，人们发现，现代农业不仅具有生产性功能，还具有改善生态环境质量，为人们提供观光、休闲、度假的生活性功能。随着收人的增加，闲暇时间的增多，生活节奏的加快以及竞争的日益激烈，人们渴望多样化的旅游，尤其希望能在典型的农村环境中放松自己。于是，农业与旅游业边缘交叉的新型产业——都市园艺应运而生。

一、申请增设专业的主要理由

1、开办“园艺园艺”专业是适应国民经济建设和城市化发展的基本需要，而进行的一项专业调整改革。

在城市化水平日趋提高的中国，创立和发展都市园艺既具有必要性、又具有紧迫感，主要表现在以下几个方面：新的国家经济建设任务和目标的实现，客观上要求都市园艺与之相适应。随着工业化和农村城镇化的发展，将导致大城市的不断扩张，加紧了其对周边农村人口和区域的渗透，使农村与城市在生态、经济、社区等方面表现出逐步融合的趋势，客观上导致了都市园艺的形成与发展。城市生态环境质量下降，增加了发展都市园艺的紧迫感。伴随着工业化的进程和城市的不断扩张，一部分原属园艺作物的绿色空间将不断地被城市或城市郊区所取代，人口、建筑物、交通尤其是工业会加速集中，随之而来的是城市生态环境日趋恶化。为了满足城市居民对绿色空间的渴望，在都市发展园艺业就显得更加紧迫。人们生活观念的更新，使都市园艺成为新的消费时尚。随着我国经济的进一步发展和城市居民收入水平的不断提高，人们的生活消费习性及生产观念也在发生着日新月异的变化，旅游观光、休闲度假、体验自然田园生活将成为新的消费时尚。这种消费倾向的变化，将会对都市园艺的发展提出新的要求。

都市的发展，要求都市中的园艺要相应的配套，都市园艺是现代都市不可或缺的元素，都市园艺是现代都市的标志之一。从都市园艺的类型、模式以及潜在的市场空间来看，其需求的相应的专业人才空间巨大。2009年教育部新增设的普通高等教育高职高专专业44种，都市园艺专业就是其中之一，这也说明了市场对该专业人才的迫切需求。

2、开办 “园艺技术”专业是我省园艺行业人才的需要。

我省对都市园艺建设人才的需要量很大，特别是本科和高职专科毕业生，由于我省只有个别院校设置了园艺专业，且每年毕业生数量有限，因此，我省这方面的人才多数来源于发达地区院校，而外省都市园艺专业的人才还不能满足全国大中城市的需求，且都市园艺植物又具有地域性差异强的特点，使外来技术人员难以适应本土的都市园艺建设之中，我们有必要培养自己的都市园艺建设者。目前我院园艺技术专业是我省院校中设置较早的院校，我省目前园艺建设行业的很多人才就来源于我院培养的专业人才，相信在此基础上“园艺技术”专业的开设更将为我省都市园艺行业培养更多更好的行业人才。

3、开办“园艺技术”专业是林业类院校调整办学方向和提高教学竞争力的需要。

高职院校要保持旺盛的生命力和持久的吸引力，就必须在专业设置和教学内容上与时俱进，开拓创新，充分利用高职院校的基础优势，寻找符合当今社会潮流，具有时代特色的办学方向。我国林业正处在由传统林业向现代林业转轨的过渡时期，林业领域正孕育着一场新的生产方式、经营方式的变革，资源配置的手段和方式正日益多元化，林业资源的概念有了新的内涵，它同人的生态定向、生态环境、城市景观等紧密联系在一起，这就使林业资源开发向更高产业层次转化成为可能，开办“园艺技术”专业能够将林业资源和林业经济的传统办学优势，转化为培养林业转型的多学科交叉的复合型人才的优势，这是林业转型的需要，也是林业职业院校办学思路转型的需要，是林业院校生存发展壮大的根本出路所在。

4、开办“园艺技术”专业能够保持该专业教育的入学和就业的人才供求两旺。

传统园艺教育面临市场就业和生源质量的巨大压力，这与几十年一贯制传统专业设置和教学模式有很大关系，利用现有优势将传统长线专业改造成为当今社会经济新兴的热门专业，必将形成林业院校人才供求两旺的良好局面，高职高专教育尤其是农林高职高专才能办出活力和动力。园艺技术专业从申办开始我们就依据工作过程进行教学设计，更加注重学生实践操作能力训练。河北省省会及各城镇的城市规划及城市化一度比较落后，随着近几年经济的好转，城市规划及都市园艺力度逐渐加大，对园艺技术人才的需求容量巨大。与该专业人才需求对口的企事业单位和部门包括：本专业毕业生主要面向都市园艺生产与管理部门、园艺场、花卉生产和销售企业、园艺高新科技园区、观光农业园区、森林公园、种苗公司、园林绿化管理部门、农业旅游企业、园艺产品检验检测部门等。目前，这类与都市园艺建设相关的单位和部门人才奇缺，难以适应都市园艺和城镇发展的需要，所以该专业的设置较好地适应了这一发展需要。

二、园艺技术人才需求预测

目前，在北京、上海、湖南、广东、辽宁等沿海地区和都市园艺发展较快地区已有多年办学经验。但河北省都市园艺（观光农业、城郊农业）发展已经初具规模，都市园艺都已起步，而且发展初具规模，但苦于缺乏专业技术人员，只好高薪从外省聘请技术人员指导，但外省技术专家又不能很好融入当地乡土，使都市园艺行业发展受到制约，走了不少弯路。我们通过深入都市园艺企业调查，得出如何培养既具有都市园艺技术，又深知当地自然条件特点的技术人才就成了众多都市园艺投资者的迫切需要和都市园艺行业亟待解决问题。通过调查我们还得到不少地方政府都把现代农业技术作为地方经济发展的途径之一，要大力发展，大力扶持，而都市园艺又是现代农业技术的主要组成部分，势必会得到越来越多政府部门的重视与扶持，所以说都市园艺行业在山西转型发展期间会有广阔舞台。此外，在调查当中各都市园艺经营者体现了对人才的极度渴求，初步调查显示每年需求都市园艺行业人才在80——100人，我们相信随着我省转型跨越发展政策的不断深入实施，都市园艺行业会不断发展壮大，对于都市园艺专业技术人才的需求会越来越大。

农林技术系 二○一二年九月八日

第三篇：工业机器人技术专业

社会需求

工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。目前我国正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解我国产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，市场容量不断扩大。工业机器人的热潮带动机器人产业园的新建。到目前为止，上海、徐州、常州、昆山、哈尔滨、天津、重庆、唐山和青岛等地均已经着手开建机器人产业园区。产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。

培养目标

本专业主要培养德、智、体、美全面发展，具有在生产一线从事工业机器人及其相关机电设备的安装、编程、调试、运行维护和设备管理的高端技能型专门人才。

培养拥护党的基本路线，具备德、智、体、美等全面发展的综合素质，掌握使用工业机器人为主的工业控制、自动化应用等必备知识，具备从事工业机器人自动化生产线安装、调试、维护、系统集成的综合职业能力，适应工业机器人操作、工业机器人调试、工业机器人生产线维护、工业机器人设备集成和改造等职业岗位任职要求的高素质技术技能应用型人才。能力要求

要求学生通过三年的学习，能够掌握一般工业机器人的结构、运动原理等基本知识，掌握机器人的安装调试、编程操作、维护与维修的技能，并具有良好的实际生产水平，满足工业机器人应用的技能要求。具有良好的团结协作、钻研、踏实肯干的职业精神与专业素养。

相关优秀院校 南阳职业学院 主要课程：

专业核心课程：《机器人机械系统》、《机器人控制技术》、《机器人视觉与传感技术》、《工业机器人应用与编程》、《现场总线技术及其应用》。

主要实践环节：《典型电气控制设备专项训练》、《自动生产线的集成与控制》、《嵌入式控制系统专项训练》、《机器人机械系统专用周》、机器人技术综合实训、《电工电子实训》、《顶岗实习Ⅰ》、《毕业实践》。就业面向

1)面向机器人及其关联设备制造企业，从事机器人及其相关机电设备的应用、编程、调试和系统集成;2)面向机器人及其关联设备销售企业(主要代理公司)，从事机器人及其相关机电设备的应用、编程、调试和维护;3)面向拥有机器人及其关联设备的公司(主要自动化企业)，从事机器人及其相关机电设备的运行维护和系统集成。

培养模式

1、双证教学，以赛促学

获得学历证的同时，取得维修电工、机器人操作、CAD绘图员等证书中的至少一项以上的职业资格证书，鼓励学生多取得职业资格证书。同时鼓励和支持学生参加省部级等各类大赛，培养工业机器人技术高素质应用型专门人才。面向工程应用的教学模式：

1、课程的多种目标当中，突出面向工程应用的职业能力和职业素养的培养目标；

2、课程教学的载体是真实的生产设备与自动化生产线；

3、以完整的工作过程来设计实训项目和任务；

4、行为主体是学生；行为的引导是教师；

5、注重设置理论实践一体化课程教学情境。

就业前景

1、就业岗位

工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务等。

2、职业前景

无锡乃至长三角地区高职层次的“机器人及其相关机电设备的运行、维护和管理”人才的缺口较大，需求较多，在人力成本上升的背景下，工业机器人前景进入了一个大发展的时代。机器人正在代替人工完成劳动强度大、劳动环境恶劣的生产过程，工业机器人的应用也催生了大量新岗位，包括工业机器人的安装、调试及维护、维修等。同时，机器人制造商需求大量制造、编程与调试、安装与维护、销售等技术服务人员。适应岗位

1、机器人制造厂商： 机器人组装：销售、售后支持的技术和营销人才；

2、机器人系统集成商：机器人工作站的开发、安装调试、技术支持等专业人才；

3、机器人的应用企业：机器人工作站操作、编程调试、维护等技术人才。

4、机电一体化专业的工作岗位

第四篇：工业机器人调研报告

调研报告

一、本课题的来源及意义

本课题研究的是直角坐标电力控制机械手升降、伸缩部分的设计。机械手是机器人的一个重要组成部分，它是随着机器人技术和传感器技术的不断成熟而不断发展的。而机器人在现代生产中应用日益广泛，作用越来越重要，工业机械手尤其如此，因此设计实用高效的机械手对于机械设计者来说是个富有意义和挑战的课题。

通常机械手由多自由度机械臂和末端夹持器组成。机械手通过多自由度机械臂的姿态调整和末端夹持器的动作完成操作任务。球坐标机械手突出特点是具有较强的机动性、灵活性，机构承载能力强，具有较好的通用性，重复定位精度高，动作速度快，能够成功的应用于包装、上下料以及工业生产等广泛领域；而电力控制中步进电机可直接实现数字控制，控制结构简单，控制性能好，通常不需要反馈就能对位置和速度进行控制，位置误差不会累积；在机器人中，机械手起着连接和承受外力的作用，机械臂需要承受物料的重量和手部、手腕、手臂自身的重量，其结构、工作范围、灵活性以及抓重大小、定位精度等对机械手性能影响很大。综上所述，设计球坐标步进电机驱动的机械手是个很有意义的课题。

二、国内外发展状况

专用机械手经过几十年的发展，如今已进入以通用机械手为标志的年代。通用机械手的应用和发展又促进了智能机器人的研制。智能机器人涉及的知识内容不仅包括一般的机械、液压、气动等基础知识，而且还应用了一些电子技术、电视技术、通信技术、计算技术无线电控制、仿生学和假肢工艺等，因此它是一项综合性较强的新技术。目前国内外对发展这一新技术都很重视。几十年来，这项技术的研究和发展一直比较活跃，设计在不断修改，品种在不断增加，应用领域也在不断扩大。

早在20世纪40年代，随着原子能工业的发展，以出现了模拟关节式的第一代机械手。50~60年代即制成了传送和装卸工件的通用机械手和数控示教再现型机械手。这种机械手也称第二代机械手。

1968～1970年，又相继把通用机械手用于汽车车身的点焊和冲压生产自动线上，使第二代机械手这一新技术进入了应用阶段，70年代机械手可以说是处于技术发展阶段。

80年代以来，国际机械手的发展速度平均保持在25%～30%的年增长率（其中1986、1987、1993、1994年略低，无增长）。如此高的增长率有其深刻的社

会背景。首先，60年代末70年代初，由于世界石油价格的冲击，国际竞争加剧，产品更新换代的速度也越来越快，致使30年代～50年代逐步建立起来的单一产品的大规模生产流水线上遇上了在改变产品品种是，原有的单一产品专用生产装置改变的困难（时间、投资、停产等）以及如何实现多品种、中小批量或混流生产的自动化难题。为此，“柔性生产”的概念及其试验性的设计就诞生了。这些因素都促进了机械手的高速发展。

我国机械手起步较晚,经过30多年的发展。我国机器手的研究，有了长足的发展，有的方面已达到了世界先进水平。但与先进的国家相比，还有很大距离，从总体上看，我国机器手的研究仍然任重道远。

三、本课题研究目标和内容 本文研究的直角坐标电液控制机械手升降伸缩部分的设计，包括机械结构方案的确定，电动机控制系统的确定（设计选型和校核），编制PLC梯形图，绘制I/O端子接线图，控制系统原理图，驱动电路原理图，升降及伸缩机构零件图和装配图。（任务量为3张零号图纸）目标是希望通过本课题，能巩固和加强专业基本理论知识，理解机械手的功能、组成及工作原理，研究步进电机的性能，熟悉以PLC为核心的编程与控制装置应具备的基本功能，掌握整个机电一体会系统的设计思想和具体方法；同时训练专业基本技能，提高自己查阅资料，独立分析问题和解决问题的能力，为以后深造研究打下良好基础。

四、本课题研究的方法和手段 研究方法：主要是搜索相关文献，包括图书馆电子资源CNKI学术网络总库，Springer link电子期刊，专业图书上课笔记，以及机器人等期刊，网上的豆丁网以及百度文库中的许多论文和专利；通过对已有产品的分析，对信息进行分类和整理，作为依据，确定在我的机械手设计中相应的参数，并对其进行改进和提高。研究手段：首先是前期准备，收集相关资料，查阅中外文献，请教老师和同学；同时学习使用AutoCAD软件。然后进行机械手的总体设计包括机械手俯仰伸缩机械结构方案的确定，机械传动部分的结构，继而进行电力驱动部分选型和计算，分析工艺流程，绘制PLC的端子接线图和控制图，最后编写论文。努力在老师的指导下，定期完成工作任务。

五、本课题可行性分析和已具备的实验条件

已具备的条件：

我国的机器人研究始于70年代。经过近20年努力，特别是经过“七11.”攻关、“ 863”计划，取得了一批重要成果，已经系统掌握了机器人控制系统硬件设计、软件设计、机器人语言等技术。就全国来说，目前我国机器人研究开发工作做得较好的地区是:以中科院沈阳自动化研究所为首的东北地区机器人工程中心，以机电部广州机床所为龙头的华南地区的机器人工程中心。而各工程中心_L作的侧重点又有所不同:东北地区以特种机器人、水下机器人开发为L,华北地区以喷漆Y1lt人、焊接机器人开发为主，华东地区以搬运机器人、装配机器人、移动机器人开发为主。

我国的高等院校，如长沙国防科技大学、上海交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学等在步行机器人、精密装配机器人及7自由度机器人研制等前沿领域内也做出了可喜的成绩，有了相当的基础。

通过调研，我知道直角坐标型机器人能够在空间中的任意两点距离中移动，所以能够抓取离地面较高，或者中间有障碍的工件，其位置精度高，位置误差与臂长成正比等。为了在X轴和Y轴的自由移动，可以滚珠丝杠与螺母相连接完成旋转便直线的运动，通过行星齿轮减速机可以使机器人运转更稳使控制更精确。通过交流伺服电机的闭环反馈能达到相当高的精度要求。

该机械手的基本技术参数如下： 水平横梁：3500mm,50mm/s 竖直大臂：1500mm,50mm/s 负载重量：200Kg；

驱动方式：交流伺服电机驱动 样式如图1-1

图1-1 直角坐标机械手

六、进度安排

第一周：获得设计题目，制定毕业设计进度计划；查阅相关资料；着手进行外文

翻译。

第二周：通过实地调查研究和查阅相关资料，完成实习（调研）报告；完成外文翻译，并对其进行完善。

第三周：对机械手相关知识，软件进行学习和准备工作。第四周：选定传动机构，确定机械手整体机械结构部分。第五周：计算选定结构的参数和精度，并着手画AutoCAD图。第六周：确定具体的细节结构，着手画装配图。

第七周：对相关的电机进行选型，查阅在实际中能买到的型号。第八周：对机械部分进行计算校核。第九周：PLC选型。

第十周：对机械手控制部分，分析动作顺利，画梯形图。第十一周：对控制部分进行整理。第十二周：编写设计计算说明书1份。

第十三周：整理毕业设计材料，对其进行完善、补充；准备毕业设计答辩。第十四周：进行毕业设计答辩。

七、主要参考文献

[1] 胡玉睿.机械手原理[M].北京：中央广播电视大学出版社，2004 [2] 王承义.机械手及其应用[M].北京：机械工业出版社.1981 [3] 孙志礼等主编.机械设计[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [4] 巩云鹏等主编.机械设计课程设计[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [5] 蔡春源.机电液设计手册（上）[M].北京：机械工业出版社.1997 [6] 蔡春源.机电液设计手册（下）[M].北京：机械工业出版社.1997 [7] 赵松年.机电一体化系统设计[M].北京：机械工业出版社.2004 [8] 吴中俊 黄永红.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社.2004 [9] 喻子建等主编.机械设计习题与解题分析[M].沈阳：东北大学出版社.2000 [10]郝桐生.理论力学[M].北京：高等教育出版社.2003 [11] 吴玉香.S7-200PLC集成脉冲输出功能的应用[J].机电工程，2000，17（5）：33-34 [12] 刘涛等.基于S7-200PLC的三维机械手控制设计[J].科技广场，2011.9：180-182 [13] 西门子.S7-200可编程序控制器系统手册.[M].2008.8 [14] 王丰等.利用可编程控制器实现步进电动机控制.[J]微机电，2008，41（9）：87-89

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第五篇：调研报告(工业机器人)

大连交通大学信息工程学院2011届本科生毕业设计（论文）实习（调研）报告

调研报告工业机器人的概念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人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，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。工业机器人展现状与前景展望 2.1工业机器人的发展简史

1920年捷克作家卡雷尔·查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器，是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。

20世纪40年代中后期，机器人的研究与发明得到了更多人的关心与关注。50年代以后，美国橡树岭国家实验室开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，如图0.2所示，这是一种主从型控制系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。

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。1959年第一台工业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。

2.2工业机器人的特点

戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起，预先设定的机械手动作经编程输入后，系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作，示教过程中，机械手可依次通过工作任务的各个位置，这些位置序列全部记录在存储器内，任务的执行过程中，机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置，故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。

1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似，但外形主要由类似人的手和臂组成。后来，出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。

当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。目前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。

2.3工业机器人的构造与分类工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构，包括臂部、腕部和手部，有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。

工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有多个转动关节。

工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和涂装等作业。

工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件，通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。

示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒)，将指令信号传给驱动系统，使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍；另一种是由操作者直接领动执行机构，按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时，工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时，控制系统从程序存储器中检出相应信息，将指令信号传给驱动机构，使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。

具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作；如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能，即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境，并自动完成更为复杂的工作。

2.3.1 点焊机器人

焊接机器人具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点，焊接质量明显优于人工焊接，大大提高了点焊作业的生产率。

点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系，向各大型汽车

生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导地位。

随着汽车工业的发展，焊接生产线要求焊钳一体化，重量越来越大，165公斤点焊机器人是目前汽车焊接中最常用的一种机器人。2008年9月，机器人研究所研制完成国内首台165公斤级点焊机器人，并成功应用于奇瑞汽车焊接车间。2009年9月，经过优化和性能提升的第二台机器人完成并顺利通过验收，该机器人整体技术指标已经达到国外同类机器人水平。

2.3.2弧焊机器人

弧焊机器人主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域，国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。本公司主要从事弧焊机器人成套装备的生产，根据各类项目的不同需求，自行生产成套装备中的机器人单元产品，也可向大型工业机器人企业采购并组成各类弧焊机器人成套装备。在该领域，本公司与国际大型工业机器人生产企业既是竞争亦是合作关系。关键技术包括：

(1)弧焊机器人系统优化集成技术：弧焊机器人采用交流伺服驱动技术以及高精度、高刚性的RV减速机和谐波减速器，具有良好的低速稳定性和高速动态响应，并可实现免维护功能。

(2)协调控制技术：控制多机器人及变位机协调运动，既能保持焊枪和工件的相对姿态以满足焊接工艺的要求，又能避免焊枪和工件的碰撞。

(3)精确焊缝轨迹跟踪技术：结合激光传感器和视觉传感器离线工作方式的优点，采用激光传感器实现焊接过程中的焊缝跟踪，提升焊接机器人对复杂工件进行焊接的柔性和适应性，结合视觉传感器离线观察获得焊缝跟踪的残余偏差，基于偏差统计获得补偿数据并进行机器人运动轨迹的修正，在各种工况下都能获得最佳的焊接质量。

2.3.3激光加工机器人

激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打孔、焊接和模具修复等。

关键技术包括：

(1)激光加工机器人结构优化设计技术：采用大范围框架式本体结构，在增大作业范围的同时，保证机器人精度；

(2)机器人系统的误差补偿技术：针对一体化加工机器人工作空间大，精度高等要求，并结合其结构特点，采取非模型方法与基于模型方法相结合的混合机器人补偿方法，完成了几何参数误差和非几何参数误差的补偿。

(3)高精度机器人检测技术：将三坐标测量技术和机器人技术相结合，实现了机器人高精度在线测量。

(4)激光加工机器人专用语言实现技术：根据激光加工及机器人作业特点，完成激光加工机器人专用语言。

(5)网络通讯和离线编程技术：具有串口、CAN等网络通讯功能，实现对机器人生产线的监控和管理；并实现上位机对机器人的离线编程控制。

2.3.4真空机器人真空机器人是一种在真空环境下工作的机器人，主要应用于半导体工业中，实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强，其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查，归属于禁运产品目录，真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。

关键技术包括：

(1)真空机器人新构型设计技术：通过结构分析和优化设计，避开国际专利，设计新构型满足真空机器人对刚度和伸缩比的要求；

(2)大间隙真空直驱电机技术：涉及大间隙真空直接驱动电机和高洁净直驱电机开展电机理论分析、结构设计、制作工艺、电机材料表面处理、低速大转矩控制、小型多轴驱动器等方面。

(3)真空环境下的多轴精密轴系的设计。采用轴在轴中的设计方法，减小轴之间的不同心以及惯量不对称的问题。

(4)动态轨迹修正技术：通过传感器信息和机器人运动信息的融合，检测出晶圆与手指之间基准位置之间的偏移，通过动态修正运动轨迹，保证机器人准确地将晶圆从真空腔室中的一个工位传送到另一个工位。

(5)符合SEMI标准的真空机器人语言：根据真空机器人搬运要求、机器人作业特点及SEMI标准，完成真空机器人专用语言。

(6)可靠性系统工程技术：在IC制造中，设备故障会带来巨大的损失。根据半导体设备对MCBF的高要求，对各个部件的可靠性进行测试、评价和控制，提高机械手各个部件的可靠性，从而保证机械手满足IC制造的高要求。

2.3.5洁净机器人

洁净机器人是一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高，其对生产环境的要求也日益苛刻，很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行，洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。

关键技术包括：

(1)洁净润滑技术：通过采用负压抑尘结构和非挥发性润滑脂，实现对环境无颗粒污染，满足洁净要求。

(2)高速平稳控制技术：通过轨迹优化和提高关节伺服性能，实现洁净搬运的平稳性。

(3)控制器的小型化技术：根据洁净室建造和运营成本高，通过控制器小型化技术减小洁净机器人的占用空间。

(4)晶圆检测技术：通过光学传感器，能够通过机器人的扫描，获得卡匣中晶圆有无缺片、倾斜等信息。

2.4工业机器人的应用

工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。20世纪50年代末，美国在机械手和操作机的基础上，采用伺服机构和自动控制等技术，研制出有通用性的独立的工业用自动操作装置，并将其称为工业机器人；60年代初，美国研制成功两种工业机器人，并很快地在工业生产中得到应用；1969年，美国通用汽车公司用21台工业机器人组成了焊接轿车车身的自动生产线。此后，各工业发达国家都很重视研制和应用工业机器人。由于工业机器人具有一定的通用性和适应性，能适应多品种中、小批量的生产，70年代起，常与数字控制机床结合在一起，成为柔性制造单元或柔性制造系统的组成部分。

2.5工业机器人的发展前景

在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。机器人技术是具有前瞻性、战略性的高技术领域。国际电气电子工程师协会IEEE的科学家在对未来科技发展方向进行预测中提出了4个重点发展方向，机器人技术就是其中之一。1990年10月，国际机器人工业人士在丹麦首都哥本哈根召开了一次工业机器人国际标准大会，并在这次大会上通过了一个文件，把工业机器人分为四类：⑴顺序型。这类机器人拥有规定的程序动作控制系统；⑵沿轨迹作业型。这类机器人执行某种移动作业，如焊接。喷漆等；⑶远距作业型。比如在月球上自动工作的机器人；⑷智能型。这类机器人具有感知、适应及思维和人机通信机能。日本工业机器人产业早在上世纪90年代就已经普及了第一和第二类工业机器人，并达到了其工业机器人发展史的鼎盛时期。而今已在第发展三、四类工业机器人的路上取得了举世瞩目的成就。日本下一代机器人发展重点有：低成本技术、高速化技术、小型和轻量化技术、提高可靠性技术、计算机控制技术、网络化技术、高精度化技术、视觉和触觉等传感器技术等。根据日本政府2007年指定的一份计划，日本2050年工业机器人产业规模将达到1.4兆日元，拥有百万工业机器人。按照一个工业机器人等价于10个劳动力的标准，百万工业机器人相当于千万劳动力，是目前日本全部劳动人口的15%。我国工业机器人起步于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。而今经过20多年的发展已经初具规模。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。某些关键技术已达到或接近世界水平。一个国家要引入高技术并将其转移为产业技术（产业化），必须具备5个要素即5M: Machine/Materials/Manpower/Management/Market。和有着“机器人王国”之称的日本相比，我国有着截然不同的基本国情，那就是人口多，劳动力过剩。刺激日本发展工业机器人的根本动力就在于要解决劳动力严重短缺的问题。所以，我国工业机器人起步晚发展缓。但是正如前所述，广泛使用机器人是实现工业自动化，提高社会生产效率的一种十分重要的途径。我国正在努力发展工业机器人产业，引进国外技术和设备，培养人才，打开市场。日本工业机器人产业的辉煌得益于本国政府的鼓励政策，我国在十一五纲要中也体现出了对发展工业机器人的大力支持。

3结束语

工业机器人是机械科学技术的一个分支，它的发展需要机械及其他门类学科的发展来推动，它的发展也能推动工业系统的整体发展。它有其独特的优势与劣势，和其他技术一样，需要不断地设计应用修改和完善。

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