工業機器人技術的發展與應用探究

黃波

摘 要：隨著社會經濟的迅猛發展，工業機器人技術成為國內制造業的發展動力。本文通過工業機器人基本介紹，論述工業機器人的內部控制系統，闡述工業機器人的未來發展方向，分析工業機器人在工業領域的實際應用。

關鍵詞：工業機器人技術;發展方向;實際應用

一、工業機器人基本介紹

工業機器人作為具有多運動關節和多運動自由度的先進機電一體化的自動裝置，從上個世紀90年代開始至現在，先進的工業機器人制造技術正在開始朝著存在行走運動能力、多種觸覺感官能力、對各類作業環境的實際適應能力等未來方向進一步發展。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、各種工作惡劣環境條件、核工業建設等工業領域。

二、工業機器人的內部控制系統

（一）基本特點

比較常見的工業機器人內部存在四至六個運動關節，每個運動關節通過一個伺服工作系統進行控制，工業中比較常用的機器人屬于四運動關節和六運動關節的工業機器人。先進的工業機器人能夠按照作業內容的區別，有效完成更換運動的工作模式和基礎坐標系。先進的工業機器人實施作業過程中，存在多種工作路徑和工作方法的具體選擇，通過優化改進算法，實現發現最優的加工路徑和加工方法。

（二）基本功能

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

三、工業機器人的未來發展方向

（一）技術發展方向

目前全球出現的各類工業機器人產品，能夠看出先進的工業機器人開始朝著功能先進化、智能制造化以及多元應用化的方向快速發展。同時先進的工業機器人也開始在朝著內部結構的模塊功能化、可有效重構化的未來方向不斷發展。在未來發展過程中，先進的工業機器人的內部控制技術更加成熟開放，能夠通過網絡科學技術實現有效管理控制。另外，工業機器人先進的伺服驅動科學技術更加先進有效，工業機器人工作環境設計工作持續完善改進，進一步促使目前工業機器人不斷呈現智能化、先進化的特點。

（二）產業發展方向

根據歐洲機器人聯盟開展分析調查本世紀第一個十年后，正式發布的不完全數據，能夠看出，目前世界上的各類工業機器人在本世紀出總體數量開始大幅度提升。當今世界工業機器人的總體銷售數量每年增長比例達到大概6%程度。特別在2009年期間，總體增長率甚至達到7.2%的程度。細致分析地區的實際狀況，亞洲屬于采取工業機器人最普遍最多的地理范圍。在整體亞洲地區中，日本國內的工業機器人總體銷售量屬于最高，在2005年期間，日本工業機器人總體銷售量達到3.8萬臺左右，到2009年期間，日本工業機器人的總體銷售量增長超過4.9萬臺左右。另外，亞洲地區內部的工業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，還有歐洲地區的工業機器人總體規模也實現了大幅度增長。到2009年期間，歐洲地區的工業機器人數量已經增加超過3.4萬臺左右。在北美范圍內部，總體上工業機器人實現大規模使用，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）應用發展方向

工業領域的不斷發展，先進的工業機器人的實際應用范圍會更加廣泛。除了能夠被廣泛應用在比較簡單的制造過程中，也能夠被實際用在十分危險、特別復雜的工業環境中。比如，部分工廠開始大規模應用工業機器人實施對三腳架開展直接焊接作業，不再采取傳統的巖溶釬焊方式。通過這樣的方式，不僅可以加強生產的實際質量，而且可以為各類制造企業獲得更多的經濟效益。隨著先進工業機器人的實際應用不斷增多，開始被大量運用到海底位置、河內位置或者太空中，真正給未來的工業生產活動帶來大量的便利條件。

（四）產品發展方向

各類微機械科學技術的大量出現，先進的工業機器人產品開始在朝著先進微型的未來方向不斷發展，未來納米機器人的出現不再屬于科幻作品。在可預見的將來，各類微型材料會被大量運用到先進工業機器人的實際研發過程中，制造產生更加可靠先進的微型工業機器人，有效代替人工開展各類操作，實現人工無法開展的制造工作。另外，先進的工業機器人還能夠有效幫助人們對生產過程開展微觀領域的細致監督，加強工業生產制造的工作效率和實際質量。因此，隨著未來納米工業機器人的出現，一定會給工業制造過程帶來大量的便利條件。

四、工業機器人在工業領域的實際應用

自動化制造工業領域中比較常用的機器人類型主要包括檢測型工業機器人、焊接型工業機器人、搬運型工業機器人、噴涂型工業機器人、打磨型工業機器人等。其中，檢測型工業機器人負責加工完成零部件的尺寸實施準確測量、顏色形狀的快速分辨，有效代替人工的質量檢測工作，提升產品的加強質量，去掉不合格的加工產品。焊接型工業機器人目前運用范圍十分廣泛，在各類汽車制造領域已經形成完整的自動化制造裝置，主要用于開展焊接車身內部結構的工作。搬運型工業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、精準上下料等方面。

（一）焊接型工業機器人

和人工焊接過程進行對比，先進工業機器人的工作運動比較平穩可靠，因此焊接工作質量高、焊縫穩定。一般來說，焊接作業的工作條件通常很差，采取工業機器人有效代替人工開展焊接作業，能夠有效防止電焊弧光造成人體的直接傷害，降低電焊煙霧導致肺部結構出現不可逆的工作傷害。

（二）裝配型工業機器人

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

（四）碼垛型工業機器人

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

（五）噴涂型工業機器人

隨著人們更加關注日常生活質量和平時身體健康。由于長期從事各類噴涂加工作業，往往會對人體導致十分嚴重的直接損害。隨著噴涂型工業機器人的產生，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量都實現加強。

五、結束語

目前各類企業用工成本增多和工業制造業快速轉型升級，先進的工業機器人早就不再僅僅局限于汽車制造領域，而是開展呈現智能化、先進化的發展特點。項目在中國制造2025計劃的時代大背景下，先進的工業機器人技術一定會實現良好的未來發展。

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