工業(yè)機器人技術的應用及未來發(fā)展

曹克剛

(黑龍江農業(yè)工程職業(yè)學院，哈爾濱 150088)

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工業(yè)機器人技術的應用及未來發(fā)展

曹克剛

(黑龍江農業(yè)工程職業(yè)學院，哈爾濱 150088)

結合工業(yè)機器人的研究經(jīng)驗與相關文獻，對工業(yè)機器人的含義、發(fā)展原因、組成結構及技術特點等方面展開探討，闡述了工業(yè)機器人技術的應用與未來發(fā)展趨勢，為進一步促進工業(yè)機器人技術應用領域的深層次發(fā)展奠定基礎。

工業(yè)機器人；機器人技術；應用發(fā)展

現(xiàn)如今，機器人技術應用情況已經(jīng)成為衡量一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志之一。如何提高工業(yè)機器人技術，使工業(yè)機器人技術的應用領域向著更深層次發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實意義。筆者從多個角度入手，對工業(yè)機器人技術展開探討，提出工業(yè)機器人技術的未來發(fā)展趨勢，以供參考。

1 機器人的含義及發(fā)展原因

機器人就是一種自動化機器，而控制器就是機器人的核心部分，即機器人的“大腦”。機器人的“大腦”不僅具有感知、運作、規(guī)劃、協(xié)同等諸多功能，還可以通過控制機器人的“大腦”定向模擬人類的某些行為與思想。

近些年，機器人實現(xiàn)了飛速發(fā)展且具有良好的發(fā)展前景，主要原因是機器人可以完成許多人們無法完成、不愿意做的工作，特別是在一些惡劣的、危險的、特殊的、極限的工作環(huán)境中，都可以指派機器人完成施工作業(yè)，使人們遠離危險作業(yè)環(huán)境。在太空、海洋等領域，人類無法在其中工作，由機器人進行探索恰恰能實現(xiàn)預期目標，這也是現(xiàn)今大力發(fā)展工業(yè)機器人的重要理由。

2 工業(yè)機器人的組成結構與技術特點

工業(yè)機器人的結構主要有三個基本部分，分別是：機器人的主體、機器人的控制系統(tǒng)及機器人的驅動系統(tǒng)。機器人的主體由兩部分組合而成，即：機座與執(zhí)行機構，其中還包括腕部、臂部、手部。一般來說，在設計工業(yè)機器人的機械行走功能時，往往會包含3～6個運動軸自由度。

工業(yè)機器人的技術特點主要是擬人化、可編程、通用性。其中，擬人化特點是使工業(yè)機器人具有人類行走的肢體結構，同時，機器人還要具備類似于人體形態(tài)的生物傳感器。可編程特點是在工業(yè)機器人的應用過程中，要根據(jù)不同的工作環(huán)境，對其進行在線或離線編程，使機器人能在小批量或自動化生產制造過程中發(fā)揮出更好的優(yōu)勢。通用性特點是工業(yè)機器人必須要具備的，只有這樣才能確保工業(yè)機器人在更換不同操作器后，仍能執(zhí)行不同的作業(yè)任務。

3 工業(yè)機器人的應用情況

工業(yè)機器人被廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、軍事及人們的生活中。尤其是在工業(yè)生產制造過程中，應用最為頻繁，人們常常利用工業(yè)機器人替代人類去完成一些既單調又繁重的重復性施工作業(yè)，特別是要將工業(yè)機器人應用在環(huán)境較為惡劣的地方作業(yè)。另外，從事搬運、噴涂等機械加工工序時，也可應用工業(yè)機器人，以降低對人體的損害。

20世紀60年代初，美國成功研制開發(fā)了新型工業(yè)機器人，將其廣泛應用于工業(yè)生產領域。60%以上的工業(yè)機器人都被美國投入到汽車工業(yè)生產制造中，而此時，全世界的工業(yè)機器人約有37%從事汽車工業(yè)生產。20世紀70年代初，人們又將工業(yè)機器人與數(shù)字化控制機床巧妙地結合在一起，這大大滿足了數(shù)字化柔性制造的需求，滿足了多品種的小批量生產需求。

從目前我國工業(yè)機器人技術領域的實際發(fā)展情況來看，我國部分機器人技術已經(jīng)達到了世界先進水平，并遙遙領先于國際水平，但仍有部分技術遠遠落后于國際水平，導致這一問題的根本原因在于：第一，我國在工業(yè)機器人技術領域地位稍顯落后，除了個別研究設計部門，很多部門在工業(yè)機器人研究方面的發(fā)展進程都十分緩慢，致使我國工業(yè)機器人技術水平稍顯落后。我國所需的先進工業(yè)機器人，仍然要依賴國外進口，這就極大提高了工業(yè)機器人的實際成本，使許多企業(yè)根本無力承受，而在缺乏經(jīng)濟市場需求的條件下，我國工業(yè)機器人的研發(fā)進展也十分緩慢。第二，我國缺乏能夠大規(guī)模制造生產機器人的廠商，無法為機器人生產提供一條成熟的產業(yè)鏈，使得我國制造的機器人在國際競爭中處于劣勢地位，第三，從我國基本國情來看，我國人口眾多，待業(yè)人口也始終居高不下，尤其是一些農民工、普通工人只能在工廠中從事一些體力勞作，一旦企業(yè)大量引入工業(yè)機器人進行施工作業(yè)，勢必會造成大量的失業(yè)人口，影響社會安定有序發(fā)展。

4 工業(yè)機器人技術未來發(fā)展趨勢

結合我國工業(yè)機器人存在的問題，未來工業(yè)機器人的發(fā)展必須要注重以下幾方面：第一，國家應大力發(fā)展工業(yè)機器人技術，給予更多的政策與經(jīng)濟扶持，從國外引進先進的技術與人才，進而促進我國工業(yè)機器人技術的良好發(fā)展。第二，實行批量生產，以滿足多運動關節(jié)工業(yè)機器人、關聯(lián)機器人、移動機器人的本體需要，使國產工業(yè)機器人在焊接、搬運、噴涂、加工等領域實現(xiàn)規(guī)模化集成應用。第三，進一步強化智能自動化工業(yè)機器人的生產研發(fā)工作，使工業(yè)機器人能夠更好地滿足個性化制造需求，使機器人更好地完成動態(tài)復雜作業(yè)命令。

在機器人的未來發(fā)展過程中，應將解決社會及產業(yè)問題作為側重點，使機器人技術更好地服務于民生、民計。工業(yè)機器人技術涉及眾多學科知識，要想提升工業(yè)機器人技術水平，還應提高相關學科技術知識水平。未來工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，智能化發(fā)展。工業(yè)機器人未來發(fā)展的一個重要方向是智能化，而要想實現(xiàn)機器人的智能化，要從兩個層次深入研究，一方面應加強機器人模擬人類智能行為的程度，從而使不確定的、非線性的復雜自動化問題得到有效解決。另一方面，應加強對機器人的智能化研究，盡可能使機器人具備與人類類似的邏輯推理能力，提高其解決問題的能力。第二，多機協(xié)調化發(fā)展。多機協(xié)調也是智能化研究的重要分支之一，現(xiàn)如今，許多智能生產制造線必須由多臺機器人共同完成生產制造工作，這就對機器人多機協(xié)調化作業(yè)的精確度提出了更高的要求，因此，做好機器人之間的協(xié)調作業(yè)勢必是工業(yè)機器人未來發(fā)展的一個重要方向。第三，標準化發(fā)展。實現(xiàn)工業(yè)機器人標準化任重道遠，這始終是生產制造業(yè)發(fā)展的重要目標。尤其是不同廠家制造出來的不同機器人，其通信、零部件很難實現(xiàn)通用互換，導致機器人無法實現(xiàn)標準化生產，這不僅要解決技術層面的問題，更需要解決企業(yè)與企業(yè)之間的相互認同與利益關系等問題。這項任務十分艱巨，但必須要逐步規(guī)范。第四，微型化發(fā)展。作為21世紀最高端的技術，未來的研究目標是研制出更小的微型機器人，如：直徑在幾百微米或更小的微型機器人。

5 結語

隨著工業(yè)技術、計算機技術的快速發(fā)展，工業(yè)機器人技術的應用領域也向著更深程度發(fā)展，成為了十分重要的高新技術產業(yè)，并影響著整個工業(yè)自動化技術發(fā)展。現(xiàn)如今，工業(yè)機器人技術在人們的生產、生活中發(fā)揮著重要的作用，筆者闡述了工業(yè)機器人技術及其在各領域中的應用與未來發(fā)展，在21世紀，工業(yè)機器人的發(fā)展前景是十分樂觀的，工作人員應投入更大的精力對工業(yè)機器人技術進行深入研究，使其得到更為廣闊的發(fā)展空間。

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The application and future development of industrial robot technology

CAO Ke-gang

(Heilongjiang Agricultural Engineering Vocational College, Harbin 150088, China)

Combing with the research experience and related literature, the meaning, development reason, composing structure and technical features of industrial robot were discussed, the application and future development of industrial robot were expounded, which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-applied field.

Industrial robot; Robot technology; Application development

2016-10-22

曹克剛(1983-)，男，碩士，講師。

TP242

A

1674-8646(2017)02-0026-02