工業機器人發展現狀與趨勢

李鍶　祝新洋　周洪波

摘要：工業機器人是現代社會生活生產的中堅力量，相比普通的工業機械，工業機器人通過融合計算機、傳感器，通過電子和集成電路傳輸數據，輔以現代成熟的算法進行控制，將人工智能+機械的模式推行得更加先進智能。

關鍵詞：工業機器人;人工智能;自動化;數字化;現代生產

引言

如今的工業機器人相比人工，在生產的效率和質量上有大幅度的提高，降低了生產成本，尤其是在某些高危工作中，以工業機器人代替人工，對于保障現代工人的人生安全具有極重要的意義。

1 世界工業機器人的發展現狀

第一臺工業機器人于1962年的美國誕生，自此“工業機器人”的理念開始傳播，之后隨著各“工業機器人”產業的快速發展，以美國為核心，包括歐盟、日本等發達國家在內，都開始進行了大規模的工業機器人產業化。再之后，隨著工業機器人產業鏈的成熟，產業構成也形成了相對固定的上游、中游、下游發展格局。

在上游方面，主要是關鍵的核心部件，比如減速器，這些核心技術具有很強的技術壁壘，因此主要被發達國家掌握和封鎖。在中游方面，主要是本體及集成技術，這些技術的技術水平相對較低，除了歐美發達國家，在亞洲，拉美地區等發展中國家也有一定的分布。至于下游技術，則主要是工業機器人的二次開發及周邊產品和服務，這主要分布在市場需求量較大的地區，比如我國就是以工業機器人的下游為主的主要分布國家。

2 我國工業機器人的發展現狀

我國工業機器人的發展以下游產業為起點，依托強大的市場需求，不斷引進和開發適合自我產業需求的工業機器人。我國的工業機器人的發展特點是，起步晚但是發展迅速。

如今，我國已經具備能力生產自己的工業機器人，隨著從下游向上游的挺進，在減速器、伺服器、控制器三個關鍵部件的研發上有了深一步的進展，現在的國產市場上，如新松機器人自動化有限公司、哈爾濱博實自動化股份有限公司和南京埃斯頓自動化有限公司等一系列新興國產工業機器人企業也逐漸出現，相比西方和日本的產品，我國在工業機器人上的核心產品也達到了較高的層次，不過其中的差距依舊存在，特別是在減速器方面，因為原材料的劣勢導致在該方面的差距依然較大。

3 世界工業機器人的發展總趨勢

在長時間的實際生產中，工業機器人以高度的自動化水平，高品質的產品質量、高效的產能以及在生產條件的優化方面都已經證明了工業機器人的先進性，在未來，工業機器人必然會更加熱門和普及，整體來看，工業機器人的發展趨勢有如下幾點。

3.1智能化和自動化

讓工業機器人擁有更高的“智商”，讓其能適應更多的生產環境，提升其在不同環境中的穩定性，這是推廣普及工業機器人的必然選擇。比如富士康的機械裝備水平雖然較高，但是工業生產的模式十分單一，很多時候都需要人工輔助機械的方式才能進行生產。因此打造工業機器人，一定要突出“人”的特點，通過機械結構的模塊化構造，讓機器人能具備一定的自我分析和診斷能力，防止意外事故帶來的工業機器人的大面積癱瘓和出錯的問題，提高工業機器人的逆境保護能力，這樣才能體現出工業機器人的可靠性。這也是工業機器人進軍市場的主要優勢所在。

3.2仿生

仿生是現代系統智能化的重要方向，由于現代生活生產的主體必然是人，因此，仿生中的一個重要方向就是以人為主體進行“仿人”，在實現這一點上，主要通過兩點，首先是需要通過植入各種高精尖傳感器，比如光學傳感器和力學傳感器，讓機器人具備最基本的視覺、聲覺、觸覺端口，然后就要致力于開發處理這些數據的軟件系統，讓工業機器人能在各種環境下仿照人的正產反應做出相似的處理方式，相比無方向的開發，以人為參照進行仿生，將會是未來工業機器人的主要研發方向，當然仿照其他動物研發工業機器人也會是一個持久的話題。

3.3標準化和系統化

在未來，隨著工業機器人的更加推廣和普及，工業機器人的應用范圍更廣，工作量更大，其維修需求也極具增加。因此，為了降低未來工業機器人的維修成本，需要對工業機器人進行標準化和系統化設計，這就好比現代的計算機USB接口，無論機械內部如何分化和復雜，最終都需要進行統一的數據輸出和輸入。這對于工業機器人同樣重要，打造一套或幾套有限的維護設備和方法，可以對市場上絕大部分工業機器人進行維護，這就需要工業機器人進行系統化和標準化的設計。

3.4人性化

人性化是人們在接觸各種產品的統一要求，這對于工業機器人同樣重要，人性化設計讓使用者能在短時間內掌握機器的使用方法，這是引進工業機器人的市場需求方降低企業自身的生產成本的考量重點。在未來，更人性化設計的工業機器人的競爭優勢將會更明顯。

3.5學習能力

學習能力是最頂尖的工業機器人需要掌握的能力，在工業機器人發展到一定高度時，建立工業機器人自我的學習能力，可以有效降低后期研發中的人工投入。在工業機器人具備高度的學習能力后，工業機器人本身從被動學習開始向主動學習方向轉變，像是自動化、標準化、人性化等方面都可通過機器人的自我優化進行實現，從而大大降低后續的維護成本。

3.6平民化

工業機器人最終將會服務于工業，因此平民化必然是工業機器人的重要考量因素，這才能讓普通的企業具備大面積大規模裝備工業機器人的可能性。在工業機器人的系統升級階段時，要充分考慮升級后的工業機器人帶來的效益是否能讓企業產生更高的利潤。

4 我國工業機器人的發展趨勢

我國工業機器人的發展趨勢在遵循世界工業機器人的發展總趨勢上，還根據我國社會和國情的獨有特點，走出了一些符合社會主義道路的獨立趨勢。

4.1依托市場率先發展產業工業機器人

想比發達國家而言，我國在研發方面已經明顯落后，如果僅僅只做研發，需要極大的投入，這對于我國企業和政府而言都是一個很大的負擔，因此，依托我國龐大的市場需求，立足于熱門產業開始進行優化和研發具有很好的操作性，比如汽車產業、基建和軍工。

汽車產業大量應用工業機器人于其生產制造環節，從毛坯的鍛壓制造、機械零部件加工、熱處理、焊接、噴漆、裝配、運輸等各方面都通過工業機器人完成。因此以汽車產業的工業機器人為基本模型，通過不斷設計優化，開始向其他產業推廣，是我國當下工業機器人發展建設的重要方向，這也是我國未來工業機器人推廣普及的重要方式，如今，在對市場的深入認識下，這已經成為了我國工業機器人發展升級的重要趨勢。

另外，在軍工和基建方面，也同樣立足于當下我國發展的大力需求，打造出了屬于自己的工業機器人，同樣以這些工業機器人為原型進行推廣升級，是我國獨有的工業機器人的發展升級道路。

4.2依托國家政策支持，重點突破工業機器人核心技術

充分發揮社會主義獨有的優勢，利用政府強大的中堅調控力量進行重點突破，是我國追趕西方常用的彎道超車方法，在這方面，我國政府有關部門一直致力于對工業機器人領域的調查研究，在此基礎上，制定了一系列的切實可行的利好于工業機器人發展的傾斜政策。像是在稅收、投資和貸款方面都提供了較大的優惠，對工業機器人產業實行了切實可見的扶持措施。頒布一系列的條例條令有效保證該領域的研發人員的人生安全和社會權益，解決研發人員的后顧之憂。

5 結束語

雖然我國的工業機器人技術起步發展較晚，但在我們的不斷努力下取得一些成果，在某些方面由于沒有系統的構建和研發，這些成果顯得十分松散，很難形成一套完善獨立的生產建設體系，因此我國至今未能形成有氣候有影響的工業機器人研發生產企業。雖然陸續成立了一些普通工業機器人生產企業，但是產品在市場上顯然無法和成熟的發達國家的普通工業機器人形成競爭，所以我國的工業機器人的生產研發道路還有很長的路要走，尤其是方向問題上，走什么道路，如何建立自己的發展模式，都值得商榷。

參考文獻

[1]朱齊丹.具有非驅動關節的機器人控制研究[D];哈爾濱工程大學;2017年.

[2]王麗慧.水下船體表面清刷機器人及相關技術研究[D];哈爾濱工程大學;2017年.

基金項目

湖南省教育科學“十三五”規劃2020年度課題（ND208072） 應用型本科院校機械類專業創新創業人才培養“三維生態體系”研究。

作者簡介

李鍶，1963.3，湖南臨湘市，高級實驗師，研究方向：機電一體化。