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中国工业机械臂产业现状及未来发展潜力分析

一、工业机械臂行业概况

（1）工业机械臂行业定义

工业机械臂是拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置。拟人手臂、

手腕和手功能的机械电子装置；它可把任一物件或工具按空间位姿

（位置和姿态）的时变要求进行移动，从而完成某一工业生产的作业

要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车车体进行了点焊或弧焊；

搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激光切割；喷涂；装配机械

零部件等等。

（2）工业机械臂行业产品分类

根据国家标准，工业机械臂定义为“其操作机是自动控制的，可重复

编程、多用途，并可以对3个以上轴进行编程。它可以是固定式或者

移动式。在工业自动化应用中使用”。操作机又定义为“是一种机器，

其机构通常由一系列相互铰接或相对滑动的构件所组成。它通常有几

个自由度，用以抓取或移动物体（工具或工件）。”所以对工业机械

臂可能理解为：拟人手臂、手腕和手功能的机械电子装置；它可把任
一物件或工具按空间位姿（位置和姿态）的时变要求进行移动，从而

完成某一工业生产的作业要求。如夹持焊钳或焊枪，对汽车或摩托车

车体进行了点焊或弧焊；搬运压铸或冲压成型的零件或构件；进行激

光切割；喷涂；装配机械零部件等等。

工业机械臂目前还没有统一的分类标准。根据不同的要求可进行不

同的分类。

按驱动方式分

1．液压式

液压驱动机械臂通常由液动机（各种油缸、油马达）、伺服阀、油

泵、油箱等组成驱动系统，由驱动机械臂的执行机构进行工作。

通常它具有很大的抓举能力（高达几百公斤以上），其特点是结构

紧凑，动作平稳，耐冲击，耐振动，防爆性好，但液压元件要求有

较高的制造精度和密封性能，否则漏油将污染环境。

2．气动式
其驱动系统通常由气缸、气阀、气罐和空压机组成，其特点是气源

方便，动作迅速、结构简单、造价较低、维修方便。但难以进行速度

控制，气压不可太高，故抓举能力较低。

3．电动式

电力驱动是目前机械臂使用得最多的一种驱动方式。其特点是电源

方便，响应快，驱动力较大（关节型的持重已达400公斤），信号检

测、传递、处理方便，并可以采用多种灵活的控制方案。

驱动电机一般采用步进电机，直流伺服电机以及交流伺服电机（其

中交流伺服电机为目前主要的驱动形式）。由于电机速度高，通常采

用减速机构（如谐波传动、RV摆线针轮传动、齿轮传动、螺旋行动

和多杆式机构等）。

目前，有些机械臂已开始采用无减速机构的大转矩、低转速的电机

进行直接驱动（DD），这既可以使机构简化，又可提高控制精度。
工业机械手是在工业生产中使用的机械手的总称，主要用于完成工

业生产中的某些作业。依据具体应用目的的不同，又常常以其主要用

途命名。

（1）焊接机械手，是到现在为止应用最多的工业机械手，包括点焊

和弧焊机械手，用于实现自动化焊接作业；

（2）装配机械手，比较多地用于电子部件或电器的装配；

（3）喷涂机械手，代替人进行各种喷涂作业；

（4）搬运机械手，功能是根据工况要求的速度和精度，可用来搬运

物体以完成在各个不同环境中工作；

（5）助力机械手，由于具有无重力化、精确直观、操作便捷、安全

高效等特点，助力机械手广泛应用于现代工业中的物料转移、高频率

搬运、精确定位、部件装配等场合。

（6）上下料机械手，主要实现机床制造过程的完全自动化，并采用

了集成加工技术，适用于生产线的上下料、工件翻转、工件转序等；
（7）码垛机械手，能将不同外形尺寸的包装货物，整齐、自动地码

（或拆）在托盘上（或生产线上等）；

（8）另外还有其他用途的机械手，如将金属溶液浇到压铸机中的浇

注机械手等。

（3）我国工业机械臂行业发展阶段

我国工业机器人起步于70年代初，其发展过程大致可分为四个阶段：

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。

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。
目前我国机器人产业发展正经历从数量扩展向高质量发展的攻坚阶

段。《机器人产业发展规划（2016—2020年）》提出，我国机器人

产业在“十三五”时期要实现“