我國工業機器人的現狀及發展趨勢

文/方大衛

1 工業機器人技術特點

（1）工業的技術先進性主要體現在高智能化、高精度以及靈活性較高的軟件應用開發中，在操作的時候需要對生產過程進行測試，并且對其進行優化、控制以及管理等多項操作，最終在減少消耗資源以及控制成本的基礎上，降低對環境的污染，同時也能達到提升產品質量以及增加產量的目的。這整個過程就是機器人產業發展中“最高工業水平”的體現。

（2）包含在機器人產業中的成套的自動化設備中，技術升級的部分都需要具備精細加工、精密制造以及柔性生產等相應的基礎性技術特征。繼計算機和動力機械之后，在這些技術特征中又出現了樹狀的結構，主要是對人類的智力以及體力的不斷深化改造。新一代的生產工具是新時代歷史環境下生產技能自動化、生產工具數字化以及生產服務智能化的主要條件。

（3）成套自動化設備以及工業機器人廣泛應用在生產工作中。并且可以將其用在安裝、制造、物流以及檢測等各個生產環節中，在汽車的配件領域，軌道交通發展領域、工程機械制造領域、軍事制造業領域以及電力和lC設備領域等眾多行業中得到了廣泛的應用。

（4）技術覆蓋領域非常全面：自動化集成技術以及工業機器人包含了多個行業的理論性知識，并且以此為支撐，這些知識不僅涵蓋了工業和機械類的理論知識，同時還包括工業機器人的機器人仿真技術以及動力學和機器人數控知識，具有較強的技術理論綜合性，在開展生產工作的過程中，能夠得到簡單物體以及環境的信息，通過使用計算機能夠詳細分析和處理工作過程中的數據，使其滿足一定的標準要求之后，機器就能夠自主停止反應控制，從而實現自主控制的效果。在經歷了一系列的發展之后，機器人就會具備多種人體感官功能，甚至是能夠開展復雜的辨別、決策以及邏輯思維工作，和第五代計算機之間有著密切的關系。

2 我國工業機器人技術發展現狀

工業機器人技術在科學技術不斷發展的過程中，其在生產以及生活中的作用非常關鍵。和西方的發達國家相比較而言，我國的工業機器人技術起步相對較晚，從20世紀70年代引入了工業機器人之后，我國的工業機器人經歷了3個發展階段。

（1）工業機器人發展初期。因實施了改革開放政策，我國也開始關注西方發達國家在工業機器人方面的發展潛力，政府也加大了對工業機器人的重視力度，同時出臺了對應的政策來支持工業機器人的發展。

（2）工業機器人創新期。首先了解到汽車是工業機器人技術的優勢，工業機器人在汽車生產過程中發揮著非常關鍵的作用。七個五年計劃中，相關研究院開始注重工業機器人技術的研發，同時在控制系統以及機器手的設計方面取得了一定的成效。除此之外，很多技術的出現使工業機器人進入到了小規模的生產階段，但是，因技術還不成熟，并沒有在大范圍得以生產運用。

（3）工業機器人實用期。在該階段，工業機器人投入到了各個行業中，以此來不斷提升工業的生產效率。知道20世紀末，我國開始大量投入物力、財力以及人力研發工業機器人技術，并且得到了快速的發展。最近這些年，工業機器人已經逐漸趨于成熟，各個行業對于工業機器人的使用更加廣泛，但是仍然停留在工業機器人的實用階段。如今所研究出的焊接機器人對于工程以及汽車都有非常重要的意義。除此之外，工業機器人也逐漸進入到了商業中，給工業機器人技術的產業化發展奠定了堅實的基礎。

3 我國工業機器人核心技術

3.1 工業機器人靈巧操作技術

在制造業中，工業機器人的使用比較廣泛，需要對人體手臂的靈巧操作進行模仿。工業機器人的手臂具有高精度感知的特點，通過創新傳感器以及獨立的關節，能夠與人手的靈巧度基本一致。工業機器人的靈巧操作技術，借助于驅動結構以及機械裝置的優化，通過對二者進行優化，能夠達到有效提升機器人操作可重復性以及準確度的目的。此外，要想充分發揮出工業機器人的靈巧操作技術，就需要做好材料的選擇工作。例如，在選擇驅動機的結構材料的時候，要注重驅動及的安全性，然而，新結構材料的選擇，能夠達到提升機器人以及負載自重比例的作用。

3.2 工業機器人自主導航技術

就搬運機器而言，在有人以及靜止障礙物的狀態下，能夠完成自主導航，在裝配線上順利實施搬運工作，這是工業機器人必須要克服的技術難題之一。因此，實現工業機器人的自主導航，能過有效提升工業生產效率。無人駕駛汽車與工業機器人自主導航的原理一致，在感受到障礙物的時候，就需要及時規避，并且在建筑區域中，能夠自主完成倒車入庫，面對緊急的情況，還能能夠做到及時停止操作。

3.3 工業機器人環境感知和傳感技術

在研發工業機器人技術的時候，應該不斷提升環境的傳感能力以及感知能力，在不確定的狀況下完成自動化操作。首先，工業機器人能夠感知到環境設備的實際進展，并且能夠對零部件的生產狀況進行檢測，在此過程中，非入侵性的生物感知器是需要克服的難題。除此之外，在未來還會出現更多的小批量工業生產機器人，由于在這整個過程中，還會出現其他的生產者，因此，應該在動態環境下使工業機器人完成非結構性的感知，其中，3D環境感知技術是需要克服的難題。

3.4 工業機器人人機交互技術

工業機器人的智能化發展，工業機器人實現人機交互是開展智能化管理工作的基礎。在運用人機交互技術之前，多物理效應人機交互裝置是需要克服的難題。在人與機器人的和諧工作的過程中，首先需要有效確保人和機器人的安全，其次，應該積極應對多元化處理操作以及環境方面的適應性問題。開展人機交互工作的過程中，安全問題是關鍵，需要按照用戶的實際需求設計出個性化的機器人，確保人機交互過程中語言以及手勢處于自然狀態。

4 工業機器人的前景展望

通過分析工業機器人的發展前景可以看出，工業機器人具有廣延性的特點。隨著時間的延長，工業機器人產品的開放體現出了逐漸上漲的趨勢，并且逐年增加。按照聯合國最新發布出的可調空間數據表明，世界上機器人產業一直都維持在15%左右，通過分析目前機器人市場的發展局面可以看出，這種事態是一種良性的增長趨勢。相關專家經過預測發現，在21世紀初期，機器人工業在10年的發展過程中，包含了世界的各個領域。輔助機器人的數量超出了一百萬，其發展特點主要體現在以下方面：

4.1 智能化程度更高

和今天的機器人工業相比較而言，未來一段時間機器人的最關鍵特點是智能化的程度更高。隨著人工神經網絡技術、計算機技術、模糊控制激素以及專家系統技術的不斷發展，在提升機器人工業知識的學習能力以及應用知識解決問題能力方面將會有明顯的提升。與此同時，該項技術的革新還會帶來力覺、視覺以及感覺等感官功能的提升，使機器人能夠更好地感知環境的變化，這種感知能力可以使其快速出現條件反射，從而具有更加高效的自主適應能力，甚至是能夠基本上實現與人一樣的工作狀態。

4.2 一體化聯系更緊密

很多工業機器人的機身用到的都是細長竹軸向式腕關節或者是杠桿臂結構，并且按照聯合機制、減速機、電機、編碼器以及其他的各個部分，能夠有效結合這幾項技術，最終使機器人的所有管、電力以及線都處于不暴露的狀態中，呈現出一個防爆、防塵并且密封的一體化機身。

4.3 應用更加廣泛

通過分析實際的基礎可以得知，工業機器人的使用范圍僅僅是在工業生產領域中，更多趨向于服務領域。在社會的不同領域都能夠看到服務型機器人逐漸在占據我們的生活空間，很多服務型領域中的機器人能夠取代人力工作。相關研究數據顯示，未來社會中所涉及到的家庭類的“個人機器人”會受到大力推廣，人們的生活也會因為受到機器人的影響而變得更好。

5 結語

總而言之，我國應該不斷加大該方面的人才培養力度，并且要立足于我國的實際情況，制定出對應的機器人發展戰略。我國工業機器人的發展需要和經濟戰略以及現代化的信息技術有效結合起來，并且立足于時代的發展需要，特別是要朝著智能化的發展方向前進，在研究工作的過程中，不能一直借鑒西方發達國家的制造經驗，同時還需要加大對核心技術的研究力度，堅持創新精神。