人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

謝永峰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人工智能逐漸滲透于生產(chǎn)生活中，人工智能時代的來臨也成為必然的發(fā)展趨勢。近年來，在國家的政策支持下，我國機器人也進入了快速發(fā)展的軌道，在很多工業(yè)領(lǐng)域逐漸用工業(yè)機器人取代人力。工業(yè)機器人憑借其高效率，高工作強度等特點，在一定程度上提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。人工智能時代的工業(yè)機器人將有著更加成熟的技術(shù)，更加廣泛的使用。本文通過分析工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合人工智能時代工業(yè)機器人的技術(shù)，探析人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢以及在發(fā)展過程中的不足，希望為人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展提供參考意見。

關(guān)鍵詞：人工智能;工業(yè)機器人;發(fā)展趨勢

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）04-0063-02

1 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的一輪的科技革命推動了工業(yè)機器人的發(fā)展。一方面，工業(yè)機器人是提高生產(chǎn)制造水平和社會生活的智能化程度水平的基礎(chǔ)，另一方面，各個工業(yè)國家對工業(yè)機器人的研發(fā)和發(fā)展重視程度不斷增強。所以，工業(yè)機器人的迅速發(fā)展有其存在的合理性和必要性[1]。

（1）從全球統(tǒng)計的數(shù)據(jù)看，工業(yè)機器人市場在不斷擴大。中國作為工業(yè)生產(chǎn)大國，其成為了工業(yè)機器人的最大應(yīng)用市場。隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高，在工業(yè)生產(chǎn)中對工業(yè)機器人的需求也在不斷地增大，這也是工業(yè)機器人市場擴大的重要原因之一。同時，隨著人口老齡化的進一步加劇，工業(yè)機器人將會有更大的需求，而工業(yè)機器人市場需要繼續(xù)擴大。

（2）工業(yè)機器人企業(yè)快速成長。隨著社會的發(fā)展趨勢，各大企業(yè)也逐漸加大了對工業(yè)機器人研發(fā)的力度，一方面，傳統(tǒng)的機器人企業(yè)在不斷地發(fā)展和進步，另一方面，百度、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、格力等制造企業(yè)也在嘗試投身于工業(yè)機器人領(lǐng)域。工業(yè)機器人企業(yè)的快速成長不僅加快了工業(yè)機器人的迅速迭代更新，更重要的是使得工業(yè)機器人發(fā)展體系不斷完善。

（3）工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)取得突破。首先，工業(yè)機器人本體的設(shè)計和制造技術(shù)研發(fā)取得突破，在物流搬運、汽車等領(lǐng)域有著廣泛的運用。其次，工業(yè)機器人的零件技術(shù)研發(fā)同樣取得了突破。一方面，武漢精華等減速器企業(yè)從多方面入手加大其研發(fā)力度，從而取得了關(guān)鍵性的突破，另一方面，伺服生產(chǎn)商同時也解決了伺服電機設(shè)計、生產(chǎn)中的諸多問題，取得了技術(shù)性的突破。

（4）工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范趨于完善。為促進工業(yè)機器人市場的健康發(fā)展，我國有關(guān)部門制定了相關(guān)的條例，不斷完善工業(yè)機器人的行業(yè)規(guī)范。從工業(yè)機器人生產(chǎn)的質(zhì)量要求到售后服務(wù)，將工業(yè)機器人的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行嚴格的規(guī)定。

2 人工智能時代工業(yè)機器人的技術(shù)分析

工業(yè)機器人作為一種存在記憶裝置以及執(zhí)行裝置的機器人，由于其記憶和執(zhí)行功能可以完成繁復(fù)的人類勞動，從而在一定程度上替代人工。而工業(yè)機器人之所以可以完成高強度和高精度的工作，是因為工業(yè)機器人中有著復(fù)雜的技術(shù)要求[2]。

2.1 高精度減速機技術(shù)

高精度減速機是工業(yè)機器人的核心組件，其中，高精度減速機技術(shù)主要目的是幫助工業(yè)機器人實現(xiàn)減速。工業(yè)機器人的動力源主要是伺服電機，它可以通過自身進行調(diào)速，但是為了工業(yè)機器人可以實現(xiàn)工序的高精度，就需要高精度減速機的助力。工業(yè)機器人在作業(yè)時需要執(zhí)行重復(fù)動作，以此形式來完成相同的工序。在工業(yè)機器人作業(yè)時加上高精度減速機可以保證作業(yè)的精度從而保證工藝的質(zhì)量。除此之外，工業(yè)機器人還有另一作用，就是可以使得伺服電機在合適的速度中運轉(zhuǎn)，并且可以將轉(zhuǎn)速準(zhǔn)確地降到工業(yè)機器人各個部位需要的速度，從而保證可以輸出更大的力矩。

2.2 電機和高精度伺服驅(qū)動器技術(shù)

對工業(yè)機器人的控制方面，電機和高精度伺服驅(qū)動器的技術(shù)起著極其重要的作用。通過這種技術(shù)可以強化對控制系統(tǒng)的管理，主要是在瞬間力和功率輸出兩個方面。首先，快響應(yīng)伺服電機技術(shù)可以有效地實現(xiàn)對速度的合理控制，并且恰當(dāng)?shù)倪\用干擾觀測和前饋補償算法。具體上說，就是為達到閉環(huán)優(yōu)化的目的而建立內(nèi)部預(yù)測模型。其次，工業(yè)機器人的識別功能也需要有效地發(fā)揮，而這種功能的發(fā)揮主要通過各種參數(shù)的在線優(yōu)化，從而達到對參數(shù)的精準(zhǔn)判定。但是，在這個過程中，強化參數(shù)的智能化控制也極其重要，通過實際的要求，對參數(shù)進行合理的處理。

2.3 工業(yè)機器人運動控制技術(shù)

作為工業(yè)機器人不可或缺的一部分，運動控制對工業(yè)機器人的行為有著強大的制約作用。工業(yè)機器人的運動控制技術(shù)的實現(xiàn)，主要有硬件和軟件兩個方面。一方面，硬件結(jié)構(gòu)的運動系統(tǒng)主要包括PC總線系統(tǒng)和VME總線系統(tǒng)。但是在實際的實現(xiàn)中，主要采用的是PC總線系統(tǒng)，并且通過硬件實現(xiàn)方式對工業(yè)機器人的運動控制。另一方面，軟件方式實現(xiàn)的運動控制主要在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，在這個基礎(chǔ)之上，通過軟件控制技術(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的軟件控制。在運動控制的過程中，運動控制的邏輯運算主要通過軟件內(nèi)核來完成，而信息和數(shù)據(jù)的加載要借助于硬件。工業(yè)機器人的運動控制，通過軟件和硬件結(jié)構(gòu)共同作用，從而保證工業(yè)機器人運動的穩(wěn)定性和快響應(yīng)。

3 人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展，將各種技術(shù)融合后的工業(yè)機器人也有了全新的優(yōu)化。在保持并且發(fā)展了工業(yè)機器人精度高、應(yīng)用范圍廣的特點的同時，克服了其操作復(fù)雜、成本高昂的缺點，使得在人工智能時代的工業(yè)機器人得到了更好的發(fā)展。在未來，工業(yè)機器人將在人工智能時代發(fā)展趨勢主要有以下幾點：

3.1 工業(yè)機器人整體性能增強，適用范圍更廣

隨著近些年來科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多類型的工業(yè)機器人進入工業(yè)生產(chǎn)中，比如說搬運機器人、清潔機器人等。更加重要的是，雖然機器人的單機在不斷地降低，但是其性能卻在不斷地改善，可以更加精確地完成高強度的工作。例如，工業(yè)機器人的機械手通過仿造人類的手臂完成物體的抓取以及搬運工作，通過自動裝備的控制作用，工業(yè)機器人高效地完成重復(fù)性工作。機械手的工作將運用于多個領(lǐng)域，其中包括包裝以及安裝工作。隨著人工智能的發(fā)展，工業(yè)機器人的機械手的性能在不斷地提高，實現(xiàn)高效率、高精度的工作。人工智能時代的工業(yè)機器人，將人工智能技術(shù)運用于工業(yè)機器人中，從而提高工業(yè)機器人的整體性能，也可以為實現(xiàn)加大使用范圍打下基礎(chǔ)[3]。

3.2 工業(yè)機器人朝生物性和仿生性方向發(fā)展

在工作人員的工作過程中，由于人體的特殊性，很多時候很難達到工作目的，因此，工業(yè)機器人的生物性以及仿生性特點就極為重要。一方面，工業(yè)機器人的生物性和仿生性特點可以幫助人們解決無法完成的工作。比如在半導(dǎo)體工業(yè)中，有一項工作程序必須依靠真空工業(yè)機器人才能完成，真空機器人也就由此產(chǎn)生。另一方面，工業(yè)機器人的生物性和仿生性還可以代替人類在危險的工作環(huán)境中工作，以此保證工作人員的安全。比如在惡劣環(huán)境中工作的蛇形工業(yè)機器人，他們可以在無阻的環(huán)境中進行工作，以幫助人們達到工作目的。在工業(yè)機器人的發(fā)展過程中，隨著人工智能技術(shù)的不斷深化，機器人的生物性和仿生性會不斷加強，從而更好地代替人類。

3.3 工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)不斷完善

工業(yè)機器人的核心就是其控制系統(tǒng)，在人工智能時代，工業(yè)機器人這一特點同樣存在。工業(yè)機器人的記憶功能，坐標(biāo)位置功能等四個功能是其控制系統(tǒng)的四大功能，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這四大功能也在不斷地優(yōu)化，從而完善工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)。在工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的完善過程中，其中關(guān)鍵的變化在有封閉性轉(zhuǎn)向開放式的控制系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)的開發(fā)性可以使得工業(yè)機器人的操作更加便捷，從而節(jié)約大量的人工培訓(xùn)成本。此外，工業(yè)機器人也因此網(wǎng)絡(luò)化特征明顯，逐步發(fā)展為標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一化。在人工智能時代，工業(yè)機器人未來的發(fā)展趨勢也將是不斷完善其控制系統(tǒng)，從根本上解決工業(yè)機器人操作門檻高的問題[4]。

3.4 工業(yè)機器人融合配置技術(shù)不斷完善

在人工智能時代，工業(yè)機器人必將走向更加智能化的道路，其主要問題在于對人類的進一步模仿。在這個問題的基礎(chǔ)上，工業(yè)機器人融合配置技術(shù)極其關(guān)鍵。綜合傳感器融合配置技術(shù)，加快工業(yè)機器人智能化的實現(xiàn)。例如，對于電弧焊接的工業(yè)機器人來說，通過多種傳感器的融合配置，將視覺傳感器、機器傳感器結(jié)合在一起，在多種傳感器相互配合下協(xié)同工作，保證工作的精確度。多傳感器的融合配置技術(shù)，是工業(yè)機器人發(fā)展的一個新臺階，對工業(yè)機器人的智能化有著極其重要的作用。人工智能時代的工業(yè)機器人也將會朝著這個方向，不斷完善其融合配置技術(shù)。

4 人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展不足

從目前來看，人工智能時代的工業(yè)機器人發(fā)展迅速，其發(fā)展趨勢也比較明朗，但是也正是在這種情況下，發(fā)現(xiàn)其發(fā)展中的不足更為重要。

首先，工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)新度不高。在發(fā)展趨于成熟的領(lǐng)域要想有所突破，就必須有所創(chuàng)新。但是，在這個急需創(chuàng)新的人工智能時代，對于工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)明顯創(chuàng)新度不夠。其次，人才供應(yīng)不足將成為嚴重的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人才供需不協(xié)調(diào)的問題越來越突出。其主要原因人才需求數(shù)量增長迅速，但是工業(yè)機器人領(lǐng)域的人才培養(yǎng)并不是一朝一夕的事情。一方面，工業(yè)機器人融合了計算機編程、人工智能等多種復(fù)雜的技術(shù)。另一方面，院校的理論性專業(yè)無法匹配工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)需要。在人工智能時代，工業(yè)機器人的人才缺口亟待解決。再者，工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)積極性不高。由于研發(fā)成本高昂等問題，在工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)的過程中面臨支出成本過高的問題，所以對于工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)積極性有待提高。

5 結(jié)語

總而言之，工業(yè)機器人是多種技術(shù)融合的產(chǎn)物，在提高工業(yè)生產(chǎn)的效率方面起著重要的作用，尤其在人工智能時代，工業(yè)機器人將會有著更令人難以想象的發(fā)展?jié)摿Ατ趪液推髽I(yè)來說，推進人工智能時代的工業(yè)機器人的發(fā)展將會極大地提高社會效益，因而無論是國家，還是企業(yè)，利用人工智能技術(shù)，大力投入工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)將會推動社會更快、更好發(fā)展。

參考文獻

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