智能制造與機器人應用關鍵技術與發展趨勢概論

柯學

摘 要 計算機技術與人工智能技術的發展，帶動了行業的自動化與智能化發展，尤其是制造行業，智能化是其發展必然趨勢。基于此，本文將智能制造與機器人應用作為研究對象，分析其關鍵技術與發展趨勢，并給出了促進智能制造和機器人應用的建議，以期為相關研究提供理論幫助。

關鍵詞 智能制造；機器人；人工智能技術

前言

在制造行業智能化發展的背景下，美國制定了先進制造計劃、德國制定了工業4.0計劃，我國制定了中國制造2025計劃，實現制造業大國到制造業強國的轉變。雖然上述三種制造計劃的背景和目的不一樣，但是制造計劃的核心內容均是智能制造。智能制造就是構建數字化車間，將機器人代替人工操作完成產品生產制造。和傳統生產線制造相比，智能制造的生產效率更高，具有顯著的集成化、智能化與自動化特征。

1 智能制造與機器人應用關鍵技術

就目前的技術發展看來，我國制造行業重點開展智能制造建設。智能制造是制造行業發展的必然趨勢，其核心內容為機器人的應用以及數字化車間的構造。制造企業將機器人應用于數字化車間，可以有效代替車間工人的體力勞動，提高產品制造的效率。隨著機器人智能化的發展，機器人還會代替人類完成某些腦力勞動，從而實現智能制造。智能制造經歷了三個發展階段，第一個發展階段是由人工發展為機器，使用機械設備代替人工操作；第二個發展階段是由機械設備發展為自動化設備，提高生產效率；第三個發展階段是由單臺設備的流水線作業發展為集成化的生產流程，實現數字到智能的轉變。在智能制造和機器人應用中，主要涉及以下幾種關鍵技術：

第一，機器人技術，通過機器人技術的應用，解放工人額的雙手，實現制作的智能化與自動化；第二，人工智能技術，智能制造的本質就是將智能技術和制造技術融合在一起，通過智能技術提高產品制造的質量與效率，因此，人工智能技術是智能制造中必不可少的關鍵技術；第三，數字技術，在制造行業發展的過程中，制造技術與設計技術是制造產品的前提，通過數字技術的應用，可以有效提高制造技術與設計技術的應用水平[1]。

2 智能制造與機器人應用發展趨勢

2.1 機器人應用的發展趨勢

機器人技術最早出現于20世紀50年代，“通用機器人”專利的發表，表明機器人技術進入發展階段。美國AMF公司于1960年生產制造了世界第一個能夠用于工業生產的機器人。隨著時間的推移，機器人在工業中的應用取得了較好的發展。未來的機器人應用將會呈現出如下趨勢：①軟硬兼備，工業中機器人的應用需要具備先進的軟件，在軟件中應用人工智能技術，實現工業制造的科學生產規劃、合理車間布局以及自動化上料，機器人開發需要做到軟硬兼備，這就要求開發人員在具備較高信息技術水平的基礎上，掌握豐富的機械知識，了解機器人控制的原理；②虛實結合，機器人并不是獨立存在的，而是需要應用仿真技術和虛擬現實技術，將虛擬現實和車間實際加工聯系在一起，通過虛實結合，提高機器人應用的有效性。

2.2 機器人應用發展的實現對策

為了促進智能制造建設，加強機器人應用，實現機器人應用的發展目標，技術人員可以從以下幾方面入手，實現制造行業的智能化發展。

串并混聯機器人的應用，傳統制造行業應用的機器人大都是串聯機器人，隨著制造要求的增加，逐漸發展成為串聯機器人與并聯機器人共同應用的局面。為了實現機器人的規范應用，技術人員需要進行串并混聯機器人的研發，將串聯機器人的控制空間大優勢，與并聯機器人的剛度大優勢融合在一起，提高機器人的智能化水平。

剛柔體機器人的應用，傳統制造行業中應用的剛性機器人較為僵硬，難以進行一些細致的制造生產操作。因此，機器人應用領域出現了柔性機器人，如英國公司研發制造的蛇型機器人，我國研究機構也根據象鼻、蛇以及章魚須等柔軟結構進行機器人的研發，從而制造出具有靈巧關節的機器人。在未來的發展中，柔性機器人具有良好的發展前景，柔性機器人可以憑借自身良好的可達性及靈活性，解決生產制造中存在的難題，如航空制造中較深的孔洞，可以通過柔性機器人進入孔洞內部，完成生產操作。

多機器人的配合應用，智能制造中數字化車間的應用不能僅依靠一個機器人，而是需要多個機器人進行配合，協同完成制造工作。而就目前的技術水平看來，多個機器人的通信和干擾問題是技術人員解決的首要問題。技術人員需要根據不同的工作空間和任務，制定相應的控制系統，確保多個機器人的協調配合。

引進先進互聯網技術，為了促進機器人應用的良好發展，技術人員需要在智能制造中引進先進互聯網技術，與機器人技術進行配合應用，共同完成智能制造。可以引進的互聯網技術有以下幾種：第一，物聯網技術，實現機器人的柔性焊接，有助于機器人感知能力的提升，可以將該類機器人用于生產數據的采集；第二，虛擬現實技術，通過虛擬機器人的應用，避免生產過程中出現安全隱患，有助于制造生產成本的降低與生產效率的提升；第三，模式識別技術，該技術能夠高效識別機器人的硬件，避免機器人存在質量瑕疵，有助于機器人的有效應用[2]。

3 結束語

綜上所述，智能制造是制造行業的發展趨勢，可以降低產品制造的成本，提高產品制造的效率與質量。通過本文的分析可知，智能制造需要應用機器人技術、人工智能技術及數字技術，促進機器人在智能制造中的應用，技術人員需要應用串并混聯機器人、剛柔體機器人，將多個機器人配合應用，結合先進的互聯網技術，實現數字化車間構建的目標，促進智能制造的可持續發展。

參考文獻

[1] 中國電子信息博覽會.智能制造與機器人產業呈現四大發展趨勢[J].中國電子商情（基礎電子），2017，（05）：58，60.

[2] 張鐵.工業機器人及智能制造發展現狀分析[J].機電工程技術，2014，43（04）：1-3，8.