自动化机器人是人类进入文明社会以来的长期追求，也是多领域、多学科制造技术的集成。当今，我们已跨入新工业革命时代，，“机器换人”己成为一句耳熟能详的口号，机床人正为这场工业革命起到推波助澜的作用。

机器人制造业的当前形势

工业机器人是集机械、电子、传感技术、智能控制等多门学科于一体的现代制造业自动化装备。自从 1962 年美国研制出世界上 第一台工业机器人以来，该技术及其产品发展迅猛，尤其已与机床制造业密切相关的柔性制造系统 (FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)等融为一体。

当今全球各国都大力推进机器人发展，2011 年全球工业机器人市场销量达 16.5 万 台，同比增长 40%，估计至2014年底，总共销量能达到20万台左右。

机器人制造强国目前居前的主要有美、日、德、瑞典等，而市场需求最大的要数中、日、美、德等国。

随着中国机器人市场的不断壮大，目前工业机器人行业四大巨头瑞士 ABB、日本发那科及安川电机、德国库卡等都在中国设立了分公司及合资公司，这四家企业已占国内市场比重高达55%。相对而言，目前国内的制造实力还比较弱，但赶超势头强劲。

当今国内机器人制造企业如雨后春笋，生产品种百花吐艳各具特色，著名企业有沈阳新松、安微埃夫特、深圳众为兴等等。而值得一提的是，属于机床行业的生产厂家也不少，如成都广泰实业有限公司就是专业从事机床数控系统、驱动电源、工业机器人开发、生产和销售的民营企业；而如日中天的广州数控，正以科技创新为动力，积极研发数控系统、伺服驱动、工业机器人等高端智能化产品。

机器人与机床关系源渊流长

一提起工业机器人，大家或许就会想起灵活旋转的关节式那种，其实与机床更密切的柔性制造系统FMS，就是由工业机器人演绎而来的，因此即使柔性线中的交换托盘传送由堆垛式小车完成，其原理就始于制造业中的机器人学。

上世纪九十年代，上海机床总公司下属企业，在交大、同济、工大等有关单位配合下，完成了SJ-FMS研制并通过鉴定，其设计思路就是根据加拿大曼尼托巴大学University of Manitoba的安德鲁教授Mr.Andrew Kusiak所著的《柔性制造系统的建模与设计》而来，关键核心就是机器人学中的示教功能。

也就在上世纪末，上海还建立了一家富安工厂自动化有限公司FA，专为上海汽车工业搞配套。之所以取名富安，也就是FA，即Factory Automation。

北京第一机床厂20年前成功地向德国Frize Werner引进了两套FMS，其中一条TC1000大线，迄今还使用正常。

前几年，长沙三一重工为扩大产能，分别从日本MAZAK和德国DMG引进了两条FMS。MAZAK搬运托盘用堆垛式小车，DMG则采用工业机器人，尽管样式不同，但核心原理仍同出于机器人学。

机器人在机床工业上的应用

机器人应用于机床，可谓比比皆是，有金切、锻压、激光加工以及焊接等等，值此仅举几个简单实例：

沈阳机床为迎合市场需求，自主研发的自动化加工单元RLS50，可满足汽车、摩托车、轴承、电子、航天、军工等行业的中小批量、多工位操作零件的高柔性自动化生产。它以工业机器人为搬运主体，服务于两台或三台数控车床和一套工件存储料库，以及工件翻面模块、测量模块等选配模块，构成高柔性自动化加工单元。抓手结构为双手爪结构，并带有弹出机构，既能保证自动化加工单元效率，又能保证工件上下料的定位精度。

当加工完一个托盘上的工件后，机器人自动转入下一个托盘进行上下料工作，无需机器人等待。机器人在加工第二个托盘上的工件时，可人工对第一个托盘进行成品-毛坯更换工作。这样系统可以实现无缝运转，极大的提高系统的生产效率。

该装置还置有机械手弹出机构，以往机器人要求重复定位精度高的时候，都是在机械手处加上一套气动补偿装置以起到缓冲和定位作用，这样不仅使机械手占用空间大而且成本也高。沈机设计出的气爪弹出机构不仅解决了重复定位与缓冲的问题，而且成本低，省去了补偿装置，占用空间也减少50%（图1）。

在CCMT2014中国数控机床展览会上，FANUC、广数等工业机器人风姿绰约，到处都有他们的产品应用，这说明我国制造业的自动化程度大为提高。

广州数控展出的RJ系列三关节专用上下料机器人，是为用户量身定制的，其优点是结构紧凑、节省占地与空间、运动节拍快，故特别适合车、铣等机床的大批量零件生产的自动化上下料工序。

大连光洋科技展出的强力搬运机器人，是垂直多关节转向的六轴机器人，腕部能运送165kg的零件，控制系统采用该公司自行开发的GONA高可靠性数控系统及高精度伺服系统，重复定位精度可达±0.2mm。这类机器人除了搬运敏捷、安全可靠外，还能支持视觉、力觉等智能传感信息。

大连机床集团，他们现在办展甚至在每一台机床旁都配一台工业机器人（图2），其意图就是为将来的24小时无人车间作铺垫。

工业机器人的展示，除大多数地装、走轨式多关节臀式之外，还有不少桁架式的，其中宁夏小巨人所采用的桁架式机器人十分典型。该车削中心分两个区域，右边是卧车主轴及动力刀库，而左边就是工件库，其零件上下料交換就是通过桁架横梁上的两个机械手，经过抓子的松紧及关节转换，实现工件的自动上下料。

浙江日发机床，他们研制的柔性线，有一条就采用RFSCDQ系列的小型桁架机械手（图3），其主横梁采用伺服电机驱动，竖梁可根据用户实际情况，选择伺服电机或气缸等方式驱动，结构小巧轻便，运行速度高，可达120m/min以上，组线也非常灵活，不但可以单机组成一个独立的自动化线，也可通过柔性物流输送系统实现多机并联运行，完成零件多个工序的加工，组成串（并）联的多机自动化生产单元。因此特别适合进行规则盘类或棒料类小型零件的快节拍、大批量自动化加工。

机器人在机床上的应用，不仅局限于物流搬运，目前已发张展到了切削。譬如意大利著名的机器人制造企业EVOLUT，他们10年前就开发成了DC-5工作单元，用于对金属另件去毛剌，其最大负荷可达120/150kg，可代替4个工人的工作量。上海有家格林策巴赫机械（上海）有限公司，在工博会上巳亮相了机器人自动打磨技术，因此以后发展到钻、铣，车，甚至复合加工，也是完全可能的。

机器人形势展望

随着工业化、智能化这两化融合越来越深入，2015年的工业机器人市场肯定看好，包括机床工业。仅举一例，名不见经传的浙江玉环金鼎数控机床有限公司，他们向山东五征农用车集团，提供了4台数控车床，并配置了两台桁架式机械手，由于使用情况良好，现有7-8家用户正在洽谈新项目。估计至2020年，机器人国内需求，将会达到250亿人民币。

就技术层面而言，机器人将朝着高速、高精、高可靠性等方向发展。在智能化和网络化在引领下，它的传感技术、它的可重抅性、它的虚拟仿真以及伺服控制等势必越来越进步。

德国Zimmermann公司创作了一张未来机床的想像图，完美地将机床与机器人结合在一起（图4），这表明越来越丰富的创造想像力，将强劲推动社会发展，更好地造福于人类。