工業機器人故障診斷技術的發展趨勢

王曉兵

（長安福特汽車有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

1 工業機器人的發展現狀

工業機器人的發展主要包括以下階段：①第一階段主要是示教再現型機器人，該機器人主要是由示教器和控制器實現控制，按照預先設定的動作，機器人可以對記錄信息進行反復執行，廣泛應用在工業制造業當中；②第二階段主要是感知型機器人，該類型機器人具備力覺和視覺感知功能，能夠全面反饋和調整外界信息，現階段已經發展到工業實際應用當中；③第三階段主要是智能型機器人，該類機器人能夠根據外部環境的變化情況對外部環境實現感知和理解。當前智能化機器人還處于研究開發階段，因此，工業上大多使用的機器人是示教再現型機器人和感知型機器人。

最早出現工業機器人的國家是美國，其在20世紀60年代就研究開發了首臺工業機器人，在經過長時間的試驗和研究，美國已經成為世界范圍內工業機器人技術最先進的國家。在20世紀80年代左右日本也開始研究和應用工業機器人，比如對機器人的技術研發和試驗，全民提升了機器人機械電子一體化以及微電子技術，成為工業機器人研發強國。

隨著我國科學技術的發展，也逐漸出現了較多先進的工業機器人，盡管我國工業機器人的保有量已經達到世界范圍的25%，并在研究試驗工業機器人技術方面也出現了較多的成果，然而，現有的工業機器人的某些部件還需要引進國外企業的技術設備，比如實時控制系統、高精度伺服馬達以及減速機等。所以，我國在工業機器人的技術研究方面還需要投入大量精力。

2 工業機器人故障診斷技術現狀

工業機器人故障診斷技術的發展主要包括以下幾個階段：①維修技術人員利用對故障機器人運行狀態的觀察，檢測溫度、運行軌跡、振動和噪聲等參數的變化情況，將以上參數與正常運行狀態參數進行對比分析，結合維修技術人員的工作經驗判斷故障；②工業機器人故障診斷和本地狀態監測模式，利用錯誤代碼可以顯示機器人存在的各項安全故障，維修人員可以按照故障信息判斷和診斷故障，該種故障處理方式已經在整個行業領域廣泛應用；③網絡故障診斷和遠程實時監控模式，該種診斷技術還處于研究開發階段。

現階段，外國某家企業研究開發了遠程服務平臺，通過該平臺能夠給予客戶故障診斷工業機器人，全面進行故障診斷和遠程監控等。將機器人的故障信息安裝在客戶專用網絡服務相當中，這樣就能夠對機器人可能存在的故障進行預判，給予客戶相應的故障維修技術。

與該企業的故障檢測方案不同，日本某企業研究開發的工業機器人自身就具備故障診斷和原程監控功能，并且不需要額外增加網絡設備支持遠程服務系統。可以使用原有的ip有線網絡與客戶現場的機器人進行遠程溝通遠程診斷其故障，還能夠幫助故障維修技術人員進行診斷和處理現場故障。現階段，我國大多數工業機器人生產廠家都不具備故障診斷和遠程監控功能，因此，需要依靠機器人的報警機制實現故障診斷，監控機器人的運行狀態。主要是利用顯示器將各種錯誤代碼顯示在液晶屏上，故障維修人員在獲得錯誤代碼之后能夠對故障進行處理和診斷。但是按照實際應用可以看出，在大部分狀態下，錯誤代碼無法精準地發現故障問題，并且不能準確定位故障點，因此，需要工程技術人員分析和維修故障現場。所以，我國工業機器人遠程故障診斷技術還具有較大的發展空間。

3 工業機器人故障診斷技術的發展趨勢

3.1 故障診斷技術遠程化和智能化

工業機器人所實現的遠程診斷故障技術，主要是結合了傳感器技術、故障診斷技術、視覺技術、專家系統以及計算機技術等，有效聯合物聯網技術，實時監控計算機運行狀態，并實行網絡化跟蹤機制。及時診斷和維修機器人運行故障，還能夠在機器人運行條件下共享狀態數據、分析方法、故障信息以及診斷知識等。在工業機器人故障診斷技術基礎之上應用物聯網技術，可以有效縮短故障間隔時間，降低企業生產成本，全面提升企業生產效率，因此，工業機器人故障診斷技術將逐漸向物聯網方向發展。

3.2 故障診斷技術多源信息融合化

隨著現代科技的不斷發展，尤其體現在網絡通信技術、信號監測處理技術以及電子技術等方面。在分析傳感器信息時可以應用計算機技術，全面實現綜合處理和自動分析效果，為最終決策提供重要依據。多源信息融合技術故障診斷方式主要是對工業機器人的運行狀態信息進行實時監控，監控內容主要包括機械輸出功率、溫度、異常聲音、轉數、振動、壓力以及輸出扭矩等，結合計算機技術可以對以上各個監控指標的數據信息進行融合，還能夠避免傳感器信息之間的矛盾和冗余，全面減少各項不確定影響因素，準確判斷故障問題出現的原因。以上所述在未來的工業機器人故障診斷技術當中需要進行全面研究開發。

3.3 多種故障診斷方法集成

現階段，工業機器人所使用的故障診斷方法主要是故障模型診斷技術、信號處理診斷技術、遺傳算法診斷技術、粗糙集診斷技術、故障樹診斷技術，除了以上診斷方法之外，還包括模糊集診斷和專家系統診斷。以上各個診斷方法都存在優勢與不足，某些方法只能夠應用在特定場景當中，無法對其他場景表現出較高的應用效果。所以，在實際診斷期間，工業機器人需要有效結合各種方式的優勢，實現多樣化的故障診斷，全面促進優勢互補，加強診斷實效性，這樣才能從根本上滿足各項需求，并成為工業機器人故障診斷技術的未來研究方向。

4 結束語

綜上所述，在分析和研究工業機器人故障診斷技術時，最重要的是全面加強故障診斷準確性，能夠及時排除故障，確保工業機器人運行穩定性和安全性。隨著現階段工業機器人性能不斷優化，具備多種功能，能夠廣泛應用在各個行業領域當中，逐漸提升了機械結構精密度，這樣也就導致控制系統結構逐漸呈現復雜化，也相應提高了工業機器人的故障診斷技術要求。盡管機器人領域專家已經提升了對工業機器人的研究、開發力度，并且在此基礎之上提出了多樣化的故障診斷方法，然而，卻沒有完善和創新機器人故障診斷技術，還需要深入分析工程應用問題，并提出針對性的解決措施。

［1］ 鮑敏，鮑婕，喬陽.工業機器人虛擬仿真實訓中心建設研究［J］.職業技術，2017，16（08）.

［2］ 曾祥丹.工業機器人故障診斷技術的發展趨勢［J］.科技風，2017（08）.