工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用探究

黃波

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，工業(yè)機器人技術(shù)成為國內(nèi)制造業(yè)的發(fā)展動力。本文通過工業(yè)機器人基本介紹，論述工業(yè)機器人的內(nèi)部控制系統(tǒng)，闡述工業(yè)機器人的未來發(fā)展方向，分析工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人技術(shù);發(fā)展方向;實際應(yīng)用

一、工業(yè)機器人基本介紹

工業(yè)機器人作為具有多運動關(guān)節(jié)和多運動自由度的先進(jìn)機電一體化的自動裝置，從上個世紀(jì)90年代開始至現(xiàn)在，先進(jìn)的工業(yè)機器人制造技術(shù)正在開始朝著存在行走運動能力、多種觸覺感官能力、對各類作業(yè)環(huán)境的實際適應(yīng)能力等未來方向進(jìn)一步發(fā)展。隨著存在視覺能力、觸覺能力、高度靈活機動、能夠自行移動工作的工業(yè)機器人不斷問世，大量被使用于各類高精密裝備、各種工作惡劣環(huán)境條件、核工業(yè)建設(shè)等工業(yè)領(lǐng)域。

二、工業(yè)機器人的內(nèi)部控制系統(tǒng)

（一）基本特點

比較常見的工業(yè)機器人內(nèi)部存在四至六個運動關(guān)節(jié)，每個運動關(guān)節(jié)通過一個伺服工作系統(tǒng)進(jìn)行控制，工業(yè)中比較常用的機器人屬于四運動關(guān)節(jié)和六運動關(guān)節(jié)的工業(yè)機器人。先進(jìn)的工業(yè)機器人能夠按照作業(yè)內(nèi)容的區(qū)別，有效完成更換運動的工作模式和基礎(chǔ)坐標(biāo)系。先進(jìn)的工業(yè)機器人實施作業(yè)過程中，存在多種工作路徑和工作方法的具體選擇，通過優(yōu)化改進(jìn)算法，實現(xiàn)發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的加工路徑和加工方法。

（二）基本功能

工業(yè)機器人自身的內(nèi)部控制系統(tǒng)的基本功能包括對各類工業(yè)機器人的所處位置、工作速度、運動加速度等方面開展控制;有助于實現(xiàn)人機有效交互，現(xiàn)場工作人員能夠直接對各類工業(yè)機器人開展指令控制操作;先進(jìn)的工業(yè)機器人能夠快速準(zhǔn)確判斷外部的條件，并且完成自適應(yīng)過程;可以和外部設(shè)備保持通信;實現(xiàn)故障問題診斷、監(jiān)視等具體功能。

三、工業(yè)機器人的未來發(fā)展方向

（一）技術(shù)發(fā)展方向

目前全球出現(xiàn)的各類工業(yè)機器人產(chǎn)品，能夠看出先進(jìn)的工業(yè)機器人開始朝著功能先進(jìn)化、智能制造化以及多元應(yīng)用化的方向快速發(fā)展。同時先進(jìn)的工業(yè)機器人也開始在朝著內(nèi)部結(jié)構(gòu)的模塊功能化、可有效重構(gòu)化的未來方向不斷發(fā)展。在未來發(fā)展過程中，先進(jìn)的工業(yè)機器人的內(nèi)部控制技術(shù)更加成熟開放，能夠通過網(wǎng)絡(luò)科學(xué)技術(shù)實現(xiàn)有效管理控制。另外，工業(yè)機器人先進(jìn)的伺服驅(qū)動科學(xué)技術(shù)更加先進(jìn)有效，工業(yè)機器人工作環(huán)境設(shè)計工作持續(xù)完善改進(jìn)，進(jìn)一步促使目前工業(yè)機器人不斷呈現(xiàn)智能化、先進(jìn)化的特點。

（二）產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

根據(jù)歐洲機器人聯(lián)盟開展分析調(diào)查本世紀(jì)第一個十年后，正式發(fā)布的不完全數(shù)據(jù)，能夠看出，目前世界上的各類工業(yè)機器人在本世紀(jì)出總體數(shù)量開始大幅度提升。當(dāng)今世界工業(yè)機器人的總體銷售數(shù)量每年增長比例達(dá)到大概6%程度。特別在2009年期間，總體增長率甚至達(dá)到7.2%的程度。細(xì)致分析地區(qū)的實際狀況，亞洲屬于采取工業(yè)機器人最普遍最多的地理范圍。在整體亞洲地區(qū)中，日本國內(nèi)的工業(yè)機器人總體銷售量屬于最高，在2005年期間，日本工業(yè)機器人總體銷售量達(dá)到3.8萬臺左右，到2009年期間，日本工業(yè)機器人的總體銷售量增長超過4.9萬臺左右。另外，亞洲地區(qū)內(nèi)部的工業(yè)機器人總體銷售量也開始從2005年期間的5萬臺左右，一直增加到2009年期間的7.2萬臺左右。除了亞洲地區(qū)，還有歐洲地區(qū)的工業(yè)機器人總體規(guī)模也實現(xiàn)了大幅度增長。到2009年期間，歐洲地區(qū)的工業(yè)機器人數(shù)量已經(jīng)增加超過3.4萬臺左右。在北美范圍內(nèi)部，總體上工業(yè)機器人實現(xiàn)大規(guī)模使用，總體銷售量開始從2005年期間的1.4萬臺左右增加到了2009年期間的1.74萬臺左右。

（三）應(yīng)用發(fā)展方向

工業(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，先進(jìn)的工業(yè)機器人的實際應(yīng)用范圍會更加廣泛。除了能夠被廣泛應(yīng)用在比較簡單的制造過程中，也能夠被實際用在十分危險、特別復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中。比如，部分工廠開始大規(guī)模應(yīng)用工業(yè)機器人實施對三腳架開展直接焊接作業(yè)，不再采取傳統(tǒng)的巖溶釬焊方式。通過這樣的方式，不僅可以加強生產(chǎn)的實際質(zhì)量，而且可以為各類制造企業(yè)獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。隨著先進(jìn)工業(yè)機器人的實際應(yīng)用不斷增多，開始被大量運用到海底位置、河內(nèi)位置或者太空中，真正給未來的工業(yè)生產(chǎn)活動帶來大量的便利條件。

（四）產(chǎn)品發(fā)展方向

各類微機械科學(xué)技術(shù)的大量出現(xiàn)，先進(jìn)的工業(yè)機器人產(chǎn)品開始在朝著先進(jìn)微型的未來方向不斷發(fā)展，未來納米機器人的出現(xiàn)不再屬于科幻作品。在可預(yù)見的將來，各類微型材料會被大量運用到先進(jìn)工業(yè)機器人的實際研發(fā)過程中，制造產(chǎn)生更加可靠先進(jìn)的微型工業(yè)機器人，有效代替人工開展各類操作，實現(xiàn)人工無法開展的制造工作。另外，先進(jìn)的工業(yè)機器人還能夠有效幫助人們對生產(chǎn)過程開展微觀領(lǐng)域的細(xì)致監(jiān)督，加強工業(yè)生產(chǎn)制造的工作效率和實際質(zhì)量。因此，隨著未來納米工業(yè)機器人的出現(xiàn)，一定會給工業(yè)制造過程帶來大量的便利條件。

四、工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域的實際應(yīng)用

自動化制造工業(yè)領(lǐng)域中比較常用的機器人類型主要包括檢測型工業(yè)機器人、焊接型工業(yè)機器人、搬運型工業(yè)機器人、噴涂型工業(yè)機器人、打磨型工業(yè)機器人等。其中，檢測型工業(yè)機器人負(fù)責(zé)加工完成零部件的尺寸實施準(zhǔn)確測量、顏色形狀的快速分辨，有效代替人工的質(zhì)量檢測工作，提升產(chǎn)品的加強質(zhì)量，去掉不合格的加工產(chǎn)品。焊接型工業(yè)機器人目前運用范圍十分廣泛，在各類汽車制造領(lǐng)域已經(jīng)形成完整的自動化制造裝置，主要用于開展焊接車身內(nèi)部結(jié)構(gòu)的工作。搬運型工業(yè)機器人大幅度降低了各類勞動力的需要，主要扶著各類貨物的快速搬運碼垛、精準(zhǔn)上下料等方面。

（一）焊接型工業(yè)機器人

和人工焊接過程進(jìn)行對比，先進(jìn)工業(yè)機器人的工作運動比較平穩(wěn)可靠，因此焊接工作質(zhì)量高、焊縫穩(wěn)定。一般來說，焊接作業(yè)的工作條件通常很差，采取工業(yè)機器人有效代替人工開展焊接作業(yè)，能夠有效防止電焊弧光造成人體的直接傷害，降低電焊煙霧導(dǎo)致肺部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可逆的工作傷害。

（二）裝配型工業(yè)機器人

裝配型工業(yè)機器人通常包括機器人本體部分、控制系統(tǒng)部分、示教器部分、末端執(zhí)行器部分等共同組成。其中，機器人的末端執(zhí)行器部分按照裝配的對象區(qū)別，存在不同形式的設(shè)計工作。裝配型工業(yè)機器人屬于目前自動化制造領(lǐng)域中的核心設(shè)備，采取傳感器部分有效獲取工作環(huán)境和裝配產(chǎn)品的具體信息，從而達(dá)到自動組裝的效果。

（四）碼垛型工業(yè)機器人

目前，先進(jìn)工業(yè)機器人的實際負(fù)載能夠符合絕大多數(shù)企業(yè)的基本要求。碼垛型工業(yè)機器人能夠有效將各類物料有序合理地進(jìn)行擺放整齊，減少勞動力的實際輸出。另外，在部分比較惡劣的工作環(huán)境中，能夠有效保障人身的生命安全。

（五）噴涂型工業(yè)機器人

隨著人們更加關(guān)注日常生活質(zhì)量和平時身體健康。由于長期從事各類噴涂加工作業(yè)，往往會對人體導(dǎo)致十分嚴(yán)重的直接損害。隨著噴涂型工業(yè)機器人的產(chǎn)生，有效保證了操作工作人員的自身健康水平，也有效解決了目前企業(yè)存在用工荒的情況。在自動程序的有效控制下，噴涂工作效率和工作質(zhì)量都實現(xiàn)加強。

五、結(jié)束語

目前各類企業(yè)用工成本增多和工業(yè)制造業(yè)快速轉(zhuǎn)型升級，先進(jìn)的工業(yè)機器人早就不再僅僅局限于汽車制造領(lǐng)域，而是開展呈現(xiàn)智能化、先進(jìn)化的發(fā)展特點。項目在中國制造2025計劃的時代大背景下，先進(jìn)的工業(yè)機器人技術(shù)一定會實現(xiàn)良好的未來發(fā)展。

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