工業機器人發展研究綜述

劉顯平 賴萬靈 費昌松 楊武全

摘 要：在科學技術的高速的發展過程中，機器人已經成為了對人類影響力巨大的發明之一，工業機器人更是成為了我國制造業的核心，對推動我國制造業的健康發展產生了積極的影響。本文首先介紹了國內外工業機器人企業及產品發展概況，之后介紹了國內外工業機器人在智能化，柔性化技術上的發展，最后提出了目前所存在的技術中低端和信息安全漏洞的問題及部分解決方案。

關鍵詞：工業機器人；機器人產品及技術；智能化

工業機器人作為一種現代化的科學技術結晶，其具有高穩定性、可靠性和高精度等主要特點，可以在高危的環境下進行作業，既減輕了工作人員的工作強度，同時也提高了作業的效率和質量，是推動制造產業發展的核心力量。隨著《中國制造 2025》以及 “工業 4.0”的推進，工業機器人的發展必將得到又一次的提升。

1工業機器人國內外發展現狀

現在的工業機器人技術可以說基本集中在了日本和歐洲。在中國，我們現在的機器人產業是處在產業鏈的下游，主要是系統集成、二次開發、定制性部件和售后服務。

1.1國內工業機器人發展現狀

20世紀七十年代是我國工業機器人發展初期，70 年代的萌芽期，當時國內的一些先進知識分子已經開始意識到機器人技術在未來的重要性，并逐漸開始了對機器人技術的相關研究。而近年來國際上一些先進的機器人企業瞄準了中國龐大的市場需求，大舉進入中國。除了早已進入中國的發那科（FANUC）、ABB、川崎等企業。隨著中國工業企業自動化水平的不斷提高，機器人自動化線的市場也會越來越大，并且逐漸成為自動化生產線的主要方式。

隨著《中國制造 2025》以及 “工業 4.0”的推進，在中央及地方政府的大力推動下，我國工業機器人行業得到發展，產量全年保持增長。

國內企業中，擁有百臺以上制造能力的企業也僅有沈陽新松、東莞啟帆（臺資）、安徽埃夫特、上海沃迪、華中數控等幾家，與外資企業上萬臺的銷售規模差距明顯。

作為中國機器人產業的翹楚和工業4.0的踐行者與領導者，成功研制了具有完全自主知識產權的眾多工業機器人。

在技術上，國產工業機器人落后日本歐洲很多，落后四大家（庫卡，ABB，Fanuc，安川）二十年以上，在創新力更是有待進一步提升。

1.2國外工業機器人發展現狀

機器人的誕生地在美國，早在1962年第一臺工業機器人就已經被研究出來。2018年的今天，經過五十多年的發展，美國依然成為了世界上工業機器人制造強國之一，擁有雄厚的基礎，技術先進。美國的工業機器人發展過程中因為前期研究工作投入少，中后期雖然加大了力度，但是由于任然將技術路線的重心放在例如國防以及宇宙等特殊領域的高級工業機器人研發，給日本的工業機器人發展，提供了機會。直到80年代，美國才開始了第二代機器人的生產，并迅速占領其國內機器人市場的60%。日本在引進美國的機器人技術以后快速的完成了從第一臺幾人的生產，使用階段的進入以及由汽車行業向各行各業的擴大。雖然日本工業機器人也曾經歷短暫的低迷，但到今天依然位于國際領先地位。德國的工業機器人產量僅次于美國和日本，其機器人技術的研究和應用都居于世界領先位置。

日系和歐系的工業機器人供應商中，瑞典的ABB公司是世界上規模很大的制造公司之一。德國的KUKA Robert Gmbh公司是世界上頂級工業機器人制造商之一，目前年產量達到一萬臺左右。

2工業機器人技術發展

工業機器人技術發展前景是實現以傳感器融合，虛擬現實與人機交互為代表的智能化技術在工業機器人上的可靠應用，提升工業機器人操作能力。除采用傳統的位置，速度，加速度等傳感器外，裝配，焊接機器人還能夠應用視覺，力覺等傳感器來進行實現協調和決策控制，基于視覺的噴涂機器人姿態反饋控制，研究虛擬現實技術與人機交互環境建模系統。

工業自動化的重要因素之一因素是新一代智能傳感器。工業機器人傳感控制技術的研發歷程經歷40年的發展，當今正處于發展快速時段，研究應用范圍都在不斷擴大。各種高端傳感器，如用加速度傳感器、用于應用廣泛的光電傳感器、可以用于保證安全，維護運行穩定的超聲波接傳感器、紅外線接近傳感器等。對智能傳感器的合理應用使得工業機器人的性能、智能水平都提升較多。

針對關鍵的汽車制造業，焊接行業等具體行業工藝需求，結合新型控制器技術和智能化作業技術的研究，以工業機器人為核心的生產線上的相關成套裝備設計技術得到開發與應用，構成我國以智能化工業機器人為核心的成線成套自動化制造技術。

向微型化技術發展，開發毫米級機器人，用于微加工、醫學、宇宙和海洋開發等領域。就使用性和成本來看，毫米級最可行。

3目前存在的問題及解決方案

目前中國的工業機器人在技術上仍然存在著許多問題。例如，目前國內工業機器人機器人本體的研發和制造，以及機器人離線仿真軟件的研發。對我國工業機器人產業而言，還需在技術和產品上優化升級。其中，提升自主創新能力是關鍵。培育高端人才、構建機器人產業投融資平臺也很重要。依托重點高校、博士后工作站、企業技術中心等創新平臺，促進高端人才培養。

同時，越來越多的工業機器人嵌入了遠程訪問設備，允許用戶連接到機器人上用于遠程監控和維護。工業機器人自身在軟件和協議存在多種安全漏洞，受到攻擊后可能引起非常嚴重的后果。應加強對仿真軟件及相關設備的實時監控，嚴格和規范相關監督機制顯得尤為重要。

4結論

目前國內對機器人的需求處于上升趨勢，國內企業大多與中國頂尖高校及科研院所有合作關系，并且在努力追趕和超越國外企業。在技術上，由于國外工業機器人發展歷史背景，技術升級更快。在產品上，國內靠前的工業機器人企業已經有應用于多個領域多個系列成熟的工業機器人產品，但由于技術想多的滯后，同國外企業仍然有一定的差距。在解決好國內技術中低端及信息安全問題后，工業機器人作迎來新的發展機遇。隨著工業機器人使用密度的不斷提高，智能化、柔性化、安全性以及人機交互將是下一代工業機器人的發展趨勢。

參考文獻

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（作者單位：西華大學機械工程學院）