工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

張玉山

（太原市高級(jí)技工學(xué)校，山西太原 030021）

1 我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在生產(chǎn)生活中起著重要的作用。相對于西方發(fā)達(dá)國家，我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，自從20 世紀(jì)70年代引入工業(yè)機(jī)器人，我國的工業(yè)機(jī)器人經(jīng)歷了3 個(gè)發(fā)展階段。

（1）工業(yè)機(jī)器人發(fā)展初期。由于實(shí)施改革開放政策，我國注意到西方發(fā)達(dá)國家工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展?jié)摿Γ_始重視工業(yè)機(jī)器人的引入，并且出臺(tái)系列政策支持工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。

（2）工業(yè)機(jī)器人創(chuàng)新期。首先感受到工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的優(yōu)勢是汽車行業(yè)，當(dāng)時(shí)汽車生產(chǎn)中已離不開工業(yè)機(jī)器人的幫助。隨后，在第七個(gè)五年計(jì)劃中，相關(guān)研究院開始著力于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)，并且在機(jī)械手以及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方面取得了可觀成績。此外，研發(fā)出的多種技術(shù)形成了工業(yè)機(jī)器人的小規(guī)模生產(chǎn)，但是由于技術(shù)不成熟，尚沒有大范圍生產(chǎn)和運(yùn)用。

（3）工業(yè)機(jī)器人實(shí)用期。在這個(gè)時(shí)期，工業(yè)機(jī)器人投入各個(gè)行業(yè)，以提高生產(chǎn)效率。20 世紀(jì)末期，我國投入大量人力、物力及財(cái)力對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，由此取得了快速的發(fā)展，并且可以滿足各行業(yè)的生產(chǎn)需求。

近年來，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，各個(gè)行業(yè)對于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用更加廣泛，但仍處于工業(yè)機(jī)器人的實(shí)用期。目前研究出的焊接機(jī)器人對汽車、工程等行業(yè)有很大意義，此外，工業(yè)機(jī)器人也逐漸融入商業(yè)中，為工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

2 我國工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)

2.1 工業(yè)機(jī)器人靈巧操作技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的廣泛應(yīng)用，離不開其模仿人體的手臂的靈巧操作。工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂通過高精度的感知，再通過獨(dú)立關(guān)節(jié)以及對傳感器進(jìn)行創(chuàng)新，從而可以達(dá)到人手可以達(dá)到的靈巧度。工業(yè)機(jī)器人的靈巧操作技術(shù)，離不開是對機(jī)械裝置以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化，通過二者的優(yōu)化，從而提高工業(yè)機(jī)器人在操作的過程中的準(zhǔn)確度、可重復(fù)性等各項(xiàng)性能。

除此之外，工業(yè)機(jī)器人靈巧操作技術(shù)的實(shí)現(xiàn)也要注重對新材料的選擇。比如在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)材料的選擇上，要考慮其驅(qū)動(dòng)的安全性，而創(chuàng)新機(jī)構(gòu)材料的選擇可以有效地提高負(fù)載和機(jī)器人自重的比例。

2.2 工業(yè)機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)

對于搬運(yùn)機(jī)器人來說，在存在靜止障礙物及人的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，在裝配線上順利進(jìn)行搬運(yùn)工作，是工業(yè)機(jī)器人需要攻克的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)之一。因此，工業(yè)機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對提高工業(yè)生產(chǎn)效益有很大作用。

工業(yè)機(jī)器人自主導(dǎo)航技術(shù)和無人駕駛汽車的原理類似，在遇到障礙物時(shí)進(jìn)行回避，在建筑區(qū)內(nèi)，可以實(shí)現(xiàn)自主倒車入庫，并且在緊急情況下，可以實(shí)現(xiàn)及時(shí)停止操作。

2.3 工業(yè)機(jī)器人環(huán)境感知和傳感技術(shù)

在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)中，需要進(jìn)一步提高環(huán)境感知和傳感能力，實(shí)現(xiàn)在不確定的情況下的自動(dòng)化操作。首先，工業(yè)機(jī)器人可以感知環(huán)境中設(shè)備的進(jìn)展情況以及檢測零部件的生產(chǎn)情況，需要攻克的技術(shù)難題是非入侵性的生物感知器。此外，在未來還會(huì)出現(xiàn)多品種小批量生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人，因?yàn)樵诠ぷ鬟^程中，還會(huì)有其他生產(chǎn)者，因此，工業(yè)機(jī)器人需要在動(dòng)態(tài)環(huán)境中進(jìn)行非結(jié)構(gòu)性感知，需要攻克的技術(shù)是3D 環(huán)境感知技術(shù)。

2.4 工業(yè)機(jī)器人人機(jī)交互技術(shù)

隨著工業(yè)機(jī)器人智能化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的人機(jī)交互技術(shù)是智能化的基礎(chǔ)。在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互技術(shù)前，需要克服的難題是實(shí)現(xiàn)多物理作用效應(yīng)人機(jī)交互裝置。在機(jī)器人和人的和諧工作過程中，首先需要保障的是機(jī)器和人的安全問題，其次是對環(huán)境的適應(yīng)問題以及處理多元化作業(yè)操作中出現(xiàn)的問題。安全問題始終是人機(jī)交互過程的前提，根據(jù)用戶需求進(jìn)行個(gè)性化的機(jī)器人設(shè)計(jì)，保證人機(jī)交互過程中手勢自然、語言自然等情況。

3 我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展對策

3.1 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的規(guī)模化

工業(yè)機(jī)器人要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，就必須結(jié)合市場的需求，只有在有需求的同時(shí)，機(jī)器人才能發(fā)揮其最大價(jià)值。一方面，需要發(fā)展機(jī)器人搬運(yùn)等工作，另一方面，通過智能傳送等與機(jī)器人的裝置緊密結(jié)合，促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

從實(shí)際應(yīng)用分析，只有機(jī)器人的投入和產(chǎn)出相對于自動(dòng)化機(jī)器的效率更高時(shí)，企業(yè)才會(huì)舍棄自動(dòng)化機(jī)器而使用工業(yè)機(jī)器人。

當(dāng)工業(yè)機(jī)器人市場規(guī)模逐漸擴(kuò)大時(shí)，其規(guī)模效應(yīng)才會(huì)顯現(xiàn)出來，由此才會(huì)產(chǎn)生盈利。因此，在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用的規(guī)模化，通過規(guī)模效益，使得更多企業(yè)選擇，促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

3.2 合理的價(jià)格和可靠的技術(shù)是產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵

工業(yè)機(jī)器人要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，一方面需要有合理的價(jià)格保證使用者的盈利性，另一方面要有可靠的技術(shù)保證其應(yīng)用效率。工業(yè)機(jī)器人價(jià)格合理性的提高，需要從2 個(gè)方面入手，首先是擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)鏈，形成品牌效應(yīng)，其次是減少中間環(huán)節(jié)，降低生產(chǎn)制造成本。而工業(yè)機(jī)器人可靠的技術(shù)中，需要關(guān)注的是材料和技術(shù)的優(yōu)化，此外，對于容易發(fā)生問題的元器件需進(jìn)一步更新，增加其可靠性。只有通過合理的價(jià)格和可靠的技術(shù)使工業(yè)機(jī)器人被市場選擇，才能促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

3.3 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的秩序化、規(guī)范化

雖然我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但是發(fā)展卻很迅速，因此很多企業(yè)看好其經(jīng)濟(jì)效益，紛紛投入工業(yè)機(jī)器人的制造和研究。但與此同時(shí)，企業(yè)的研究和制造質(zhì)量卻參差不齊，形成了工業(yè)機(jī)器人市場的惡性競爭，在很大程度上造成市場秩序的紊亂。此外，部分企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈尚不完善，增加了工業(yè)機(jī)器人的制造成本，加上工業(yè)機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一，也在一定程度上增加了社會(huì)成本。若要使工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化得到良好發(fā)展，需進(jìn)一步完善工業(yè)機(jī)器人市場秩序，使其發(fā)展秩序化、規(guī)范化。

3.4 工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展需要具有戰(zhàn)略性

工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展并不是一朝一夕的，需要有一定的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)才能有所發(fā)展，一方面加快智能制造和裝備技術(shù)的發(fā)展，另一方面實(shí)現(xiàn)對制造材料的優(yōu)化，以及其前沿技術(shù)的發(fā)展。

首先，對于企業(yè)來說，要樹立長遠(yuǎn)的戰(zhàn)略眼光，一方面樹立企業(yè)的品牌意識(shí)，另一方面以技術(shù)創(chuàng)新的方式促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的健康發(fā)展。其次，對于國家來說，一方面對機(jī)器人制造企業(yè)予以支持，保護(hù)本土企業(yè)的成長，另一方面，國家需要重視工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的培育，通過政策、資金等形式不斷完善工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈，以此提高工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造過程中經(jīng)濟(jì)效益的提高。通過企業(yè)和國家的同時(shí)發(fā)力，促使工業(yè)機(jī)器人行業(yè)健康發(fā)展。

4 我國工業(yè)機(jī)器人未來發(fā)展趨勢

隨著時(shí)代的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在未來將有更加廣泛的應(yīng)用，其在未來的發(fā)展趨勢主要在3 個(gè)方面。

（1）朝著智能化方向發(fā)展。人工智能的普及在影響我們的生活，提高生活品質(zhì)的同時(shí)也進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的智能化，將體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)效益的提升。

（2）朝著多元化方向發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人將從最初的運(yùn)用于汽車行業(yè)，逐步應(yīng)用于醫(yī)療等需求更廣、要求更高的行業(yè)。

（3）朝著仿生性方向發(fā)展。在實(shí)際工作中，工業(yè)機(jī)器人由于靈活性差難以完成工作，但在未來的工作中，隨著對工業(yè)機(jī)器人的依賴不斷增強(qiáng)，工業(yè)機(jī)器人將要完成更加復(fù)雜的工作，因此將會(huì)朝著仿生性的方向趨勢。

5 結(jié)語

從目前的局勢分析，工業(yè)機(jī)器人市場正在不斷完善中。工業(yè)機(jī)器人行業(yè)需要不斷探索產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路徑，以保證其長遠(yuǎn)發(fā)展。