工業機器人的應用現狀及發展趨勢

文/張方平，云南紅河技師學院

1 工業機器人技術的應用現狀

1.1 焊接機器人

焊接機器人適用于機電設備整機及零部件的點焊作業，其優點包括：穩定和提高焊接質量，保證其均一性；提高生產率，一天可24 小時連續生產；改善工人勞動條件，可在有害環境下長期工作；降低對工人操作技術的要求；縮短產品改型換代的周期，減少相應的投資設備；可實現批量產品焊接自動化；節省地面空間。

1.2 自動化裝配線機器人

自動化裝配線機器人主要包括旋轉關節型、直角坐標型和平面關節型，如馬丁路德公司在對摩托車發動機進行裝配線時，則使用了自動化裝配線機器人進行操作，從而確保了連桿、活塞以及缸體等部件的自動化裝配，在提高了裝配工作效率的基礎上，進一步利用視覺系統技術，確保零部件裝配的精準性，并使用力控軟件實現對人類觸覺的模仿，確保零件推動力度的合理性，以免對工件產生損傷。其中，垂直多關節型自動化裝配機器人共包括6 個自由度，其可以于空間上的任意一點擺放處任意姿勢，且操作較為簡便。同時，自動化裝配線機器人還包括雙臂機器人，相較于傳統的單臂機器人，其可以完成更為復雜的裝配線工作。

1.3 搬運機器人

搬運機器人是在移動機器人的基礎上，由計算機負責控制，具有移動、搬運、多傳感器控制以及網絡交互等主要功能，并被廣泛應用于我國的各個領域當中。目前，常見的搬運機器人多為串聯機器人，包括六軸和四軸兩種類型，六軸機器人主要負責重物的搬運，但其速度卻相對較慢。四軸機器人雖然軸數較少，無法搬運重量過大的物件，但其運動速度卻相對較快，可以應用于快速包裝環節。

1.4 縫紉機器人

縫紉機器人是應用于服裝生產行業中的工業機器人類型，服裝產業作為一種傳統的勞動密集型產業。縫紉機器人的涉及目標是可以在針下精準地實現布料的移動，并可以在沒有人力的干預下實現對服裝的制造和生產。

1.5 噴灑機器人

在工業上需要對產品的外表面進行美化和加設保護層，噴灑機器人就能發揮最大的作用，保證噴海材料表面均勻光滑，在工作效率上面也有極大的優勢，能減少操作工人由于噴漆材料帶來的危害，也讓操作環境得到改善，美化生產車間。

1.6 工業機器人在自主導航中的應用研究

在最近幾年當中工業機器人在自主導航中的應用是工業機器人的一個重要應用熱點，也是智能化技術發展的結果。在工業生產當中原材料的運輸往往都遵循特定的程序，因此，只需要為工業機器人設定好既定程序，工業機器人就可以根據實際情況自動導航進行生產資料以及相關產品的運輸，從而提高生產效率。其次，工業機器人在自動導航方面的功能也被應用于無人駕駛方面，隨著工業機器人智能化程度的進一步提升，其在自動駕駛方面顯示出更大的優越性。

2 工業機器人的發展趨勢

2.1 提高智能化水平

隨著工業機器人應用領域的不斷擴展，對于實現智能化的數學描述和優化算法要求越來越高。通過充分利用嵌入式控制系統，實現創新交互式生產技術的聯網，使智能機器人、機器設備與人之間相互合作，提高生產過程的智能性。隨著人工智能技術的不斷發展，未來機器人控制系統將以人工智能技術為基礎，應用傳感器融合、虛擬現實與人機交互等技術，實現“人機共融”。

2.2 加強柔性制造能力

當前，工業機器人被應用到柔性制造系統中，代替人工進行簡單重復性的勞動，但尚不能根據制造任務或生產環境迅速調整來做盡快調整以滿足生產要求。提高工業機器人的易用性，在通用平臺下，能夠滿足多種需求的模塊化機器人在未來將被大規模應用。

2.3 提升工業機器人的性能和精度

雖然工業機器人技術逐步成熟，但現場使用的可靠性和穩定性還需提高。通過研究應用傳感技術、虛擬現實技術及視覺伺服控制技術等，進一步提高工業機器人的位置、速度、精度及穩定性。通過以復合材料為代表的新材料技術，減輕驅動器質量，提高負載/自重比，提高伺服電機和驅動器的平均功率比密度。

2.4 加強標準化和評測方法研究

目前關于工業機器人性能測試及評定的研究還不是很多，有的研究靜態性能測試，有的研究動態性能測試。有些設計了針對特定系統的測試方法和設備，但沒有形成系統的機器人測試與評定標準。因此應加強工業機器人性能測試方法與標準化研究工作，針對不同類型工業機器人制定相應的評測標準。

2.5 集成化工業機器人

從總體上來說現階段雖然工業機器人在實際中的應用已經較為廣泛，但是大多是工業機器人的功能都相對較為單一，例如，能夠自動導航的工業機器人往往并不具備人機交互功能。在未來一段時間之內，隨著智能化技術以及工業機器人制造與加工技術的進一步發展，工業機器人的功能必然會更加豐富。

2.6 多機互動工業機器人

隨著信息規模的進一步增大，數據規模也進一步提升，在未來一段時間之內大數據將成為工業機器人發展的最基本環境。在面對海量般的數據處理時，往往單純依賴于一臺工業機器人可能無法完成相關任務，這就需要多臺工業機器人實現互動，從而滿足實際生產要求。在最近當中，智能機器人協調技術已經獲得了較大的發展，通過智能機器人協調技術的應用能夠實現不同機器人之間的協同工作。

總之，在將來，工業機器人代替人工會成為主要的趨勢，這對于工業的發展而言，有著非常大的幫助。所以必須合理對其進行運用，研發出更加先進和智能的工業機器人。