工業機器人在智能制造中的應用與發展

鄭亞清 游遠程

摘? ? 要：機器人在工業制造領域的運用具有諸多優勢。目前我國工業機器人在制造行業中除了柔性單元制造以外還在特殊環境作業以及勞動密集型產業中得到廣泛運用，但是其在核心技術和關鍵零部件方面存在的問題仍是制約智能制造發展的關鍵因素。文章結合工業機器人在智能制造中的應用現狀提出發展策略，旨在提升工業機器人的使用價值和我國在智能制造行業的核心競爭力。

關鍵詞：工業機器人;智能制造;人工智能

一、工業機器人在智能制造中的應用優勢

近年來，隨著科學技術的快速提升，信息技術、智能技術與裝備制造技術的協同發展促使了信息化與工業化的深度融合，智能制造成為工業發展的新趨勢，工業機器人在智能制造中的應用呈現普及化趨勢。與傳統的人工生產制造相比，工業機器人在制造行業具有明顯優勢：首先，工業機器人在計算機系統控制下可實現自動化執行命令，具有高度的自動化優勢;其次，內部嵌入的故障預警系統可有效減少系統故障發生，提高生產效率，預防人員傷亡。第三，工業機器人在操作精準度上更高，操作頻率上也更快，生產效率提升更為明顯。

二、工業機器人在智能制造中的應用現狀

工業機器人在系統上可實現編程的高度自由化，故其具有較強的通用性，在工業化操作中可與數控機床一起構成柔性制造單元。柔性制造單元中工業機器人的作用十分明顯，可以有效提升產品生產效率，提高良品率，其高度自動化的特性也減少了人員操作時可能產生的風險，同時也減少了產品制造綜合成本，深受制造型企業的青睞。

工業機器人在智能制造中的應用除了柔性單元制造以外還在其他方面表現比較突出，首先是特殊環境作業，當前很多生產企業部分崗位作業環境相對惡劣，如焊接、沖壓、熱處理等，傳統的人工操作對人體會存在不同程度的風險和危害，特別是在一些具有長期輻射傷害或者腐蝕性強的產品搬運上，工業機器人可實現代替人工操作或者搬運作業。其次是勞動密集型產業應用，近年來隨著人工成本的不斷攀升，產品制造成本占據比例不斷增長，其中人工成本增長是其主要因素。工業機器人的應用可在勞動密集型產業中代替人工操作實施分揀、搬運和焊接等工作，如近年來被物流產業廣泛應用的快遞自動分揀裝置，大大減少了人工成本，同時提升了操作效率。

隨著我國制造工業的不斷發展，工業機器人在智能制造中的應用也愈加普及，但是目前我國工業機器人在制造和應用方面與發達國家相比仍存在較大差距。在制造方面，世界先進工業機器人已經全面實現智能化，對機器人的操控可實現機器自主化，不需要人工操作和示教。我國目前在工業機器人的制造方面發展也比較快，特別是人工智能技術的出現使得工業機器人實現了更高的自動化和智能化，但是在部分核心技術以及核心部件方面仍相對落后，如在高性能交流伺服電動機、精密減速器及控制器等關鍵核心部件長期依賴進口。從應用層面來看，我國工業機器人發展面臨著國際化分工以及向高端制造行業轉型的挑戰，加快工業機器人核心技術研發、充分發揮人工智能技術在工業機器人領域的應用是我國智能制造快速發展與世界接軌的必由之路。

三、工業機器人在智能制造中的發展策略

（一）加大人才培養力度

工業機器人的發展與應用涉及到多個學科，人才需求程度較高。國家教育部門應加大行業人才的培養力度，特別是核心領域專業人才的培養，在計算機、自動化技術以及人工智能等方面提升我國的智能制造水平。在具體實踐中，可在高等教育自動化課程中融入機器人研發與應用、人工智能系統開發等課程，提升我國工業機器人在高端制造領域的運用程度，使其在機器人結構、自動化控制以及設計水平等方面不斷進步，以符合未來工業發展的趨勢。

加快核心技術與構件開發

只有掌握了核心技術才能在未來的發展中立于不敗之地。我國當前在工業機器人領域雖然發展迅速，但是短板同樣也比較明顯，主要是在核心技術和關鍵零部件方面與發達國家工業機器人仍存在不小差距。核心技術和關鍵零部件是影響工業機器人整體水平提升的關鍵因素，加快核心技術與構件開發可有效提升我國工業機器人當前的集成能力。建議將伺服電機、減速機及機器人控制軟件等作為重點研發項目，同時根據國內工業領域智能制造的實際應用開發滿足不同操作需求和操作環境的工業機器人應用系統，以保障其在作業過程中穩定性的同時提升其整體性能。

（二）強化綜合集成法在行業的應用

綜合集成法是錢學森院士提出的基于“開放復雜的巨系統”的一種處理方法。具體到工業制造領域，由于工業制造涉及范圍廣，對工業機器人的設計要求也存在不同，我國工業機器人功能相對單一，往往是針對某一具體崗位進行設計研發，后續對優化成本較高，兼容性較差。建議強化綜合集成法在工業機器人設計與開發的應用，對智能制造領域這一“開放復雜的巨系統”信息進行整理，進而更好的優化和升級。在工業機器人設計中可強化其外部信息接收能力，優化傳感裝置，帶動機器人“感官”全面化和智能化，進一步提升我國制造行業的核心競爭力。

（三）提升工業機器人的人工智能水平

在未來的工業制造領域，高度智能化機器人運用是未來趨勢，結合我國人工智能技術的發展，將其運用到工業機器人領域，提升其智能制造水平。例如，工業機器人在手機QC質量檢測中，工業機器人雖然具備了職能化分揀系統，但是在細部件檢驗層面仍不成熟。將智能化識別功能加入工業機器人設計中，結合光譜技術可對手機屏幕的細微劃痕等進行識別，提升工業機器人在QC崗位的精準度和實用性。

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