人工智能時代工業機器人的發展趨勢

柴彥玲

摘 要：隨著社會的飛速發展，科學技術不斷進步，工業領域生產模式發生變化，人工智能時代勢不可擋，尤其是機器人得到更大范圍的推廣與應用。工業機器人的突出優勢是精準度較高，工作效率高，能夠承受較大工作強度，為整個工業領域產量的提升以及質量的提高創造更加優質的條件。由此可見，工業機器人已成為現代工業發展的趨勢與方向。文章基于行業發展，詳細闡述了工業機器人的特征，探討其未來發展趨勢與方向，以期為整個工業行業的持續性發展提供更大的技術支撐。

關鍵詞：人工智能時代；工業機器人；趨勢

中圖分類號：TP242.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0080-02

Abstract： With the rapid development of society， the continuous progress of science and technology， industrial production mode changes， the era of artificial intelligence is unstoppable， especially the robot has been more widely promoted and applied. The outstanding advantages of industrial robots are high accuracy， high work efficiency， able to withstand a greater intensity of work， for the entire industrial field of production and quality improvement to create more high-quality conditions. Thus it can be seen that industrial robot has become the trend and direction of modern industrial development. Based on the development of the industry， this paper expounds the characteristics of the industrial robot in detail， and discusses its future development trend and direction， in order to provide greater technical support for the sustainable development of the entire industrial industry.

Keywords： era of artificial intelligence； industrial robot； trend

隨著人工智能時代的到來，互聯網技術取得巨大突破，大數據技術成為核心，為工業機器人產品性能的提升提供更加先進的技術支持。在工業機器人發展進程中，其操作趨于簡易化，精準度更高，能夠廣泛應用在諸多領域，投入成本呈現不斷降低的趨勢。立足工業領域，機器人應用于產品檢測、焊接以及搬運等環節。工業機器人的出現強化對人力應用的緩解，在優勢上主要體現為較高的生產效率與較高品質的操作，同時，操作持久性更加突出。

1 工業機器人的構成以及類型

從構成上分析，工業機器人主要包含三個部分，即本體、驅動以及控制三個系統。從功能上分析，一種機器人的作用體現在對人類手、手臂的模仿。另外一種更具智能化，有效發揮仿生學的特征，能力更顯多樣化，自由度更高。在當前的工業領域，之所以選擇工業機器人，主要源于其較低的單機價格，便于維修，應用效率較高。

2 人工智能時代工業機器人核心技術分析

2.1 工業機器人以高精度減速機為核心構成，涉及多種技術類型，要求較高

在工業機器人中，關鍵性結構組成為高精度減速機，涉及多種技術類型。首先，材料成型控制技術十分關鍵，尤其對減速機減速齒輪的耐磨性與剛性提出更高要求，目的是保證運行的高精度標準。在材料構成方面，要強化對金相組織、材料化學元素以及含量的科學控制。其次，加工技術不容忽視。在減速器中，非標特殊軸承是必不可少的組成部分，結構極具特殊性，需要減速器零件加工尺寸來確認間隙標準，工人技術要求更高。

2.2 以電機與高精度伺服驅動器為核心，實現對工業機器人的全方位控制

對于工業機器人的控制，電機與高精度伺服驅動器作用突出，強化對控制系統的管理，尤其是在瞬間力、功率輸出方面面臨更高的標準。首先，快響應伺服控制技術能實現對位置環、電流環以及速度的有序控制，合理運用干擾觀測以及前饋補償算法。具體講，要采用指標預測法來構建內部預測模型，達到閉環優化的目的。其次，為了保證工業機器人能夠有效發揮識別功能，要依托在線參數自整定技術，強化轉動慣量以及PID參數的在線優化，達到參數的精準判定。另外，在線慣量辨識算法明確伺服驅動器的實際工況，強化參數的智能化控制，以現場實際為要求，合理進行參數的調整。

2.3 以實時性為要求，強化控制操作系統的穩定性與精確性

在工業機器人中，運動學控制系統對實時性要求較高。目前，機器人運動控制卡以定制方式為主，同時，強調與操作系統的密切配合，強化數據傳輸、數據精確性以及穩定性的實現，尤其是對于操作系統的消息處理機制，更要關注穩定性與快速響應的需要，增強實時性，為機器人產業化道路的發展創造條件。

3 結合工業機器人應用實際準確掌握發展趨勢與方向

3.1 工業機器人的發展更顯系統性特征，整體性能增強，適用范圍更廣

立足新時期的發展，工業領域的機器人更顯多樣性，如焊接機器人、清潔機器人等逐漸投入使用，工程自動化程度顯著增強。隨著技術水平的不斷提升，機器人的造價呈現下降的趨勢，但是，性能卻不斷增強。例如，對于工業領域的機械手，其主要原理是進行人手及手臂的模仿，實現靈活抓取以及搬運的功能，滿足自動化操作的目標。縱觀當前，機械手應用最為廣泛的領域是工業制造業、包裝業等。機械手能夠在既定的時間內較為準確與高效地完成操作動作，這也成為工業機器人發展的主要方向。目前，信息技術發展迅速，尤其是人工智能技術影響力不斷擴大，加之互聯網技術的支持，工業機器人發展更顯系統性特征，強化在控制系統、診斷系統以及維護系統功能的提升。同時，依托仿真模擬化程序設計，切實增強智能化與自動化水平，整體性能不斷提升，在應用方面更顯可靠性，適用范圍更廣。

3.2 以工業發展需求為基礎，更顯生物性與仿生性特點，強化不良工作環境生產效率的提升

立足工業生產，很多環節與環境保護相矛盾，對從業者身心健康產生不利影響，有些操作人類很難完成，這也成為工業機器人得以推廣應用的重要因素。例如，對于真空機器人，其之所以在工業中應用，主要原因是半導體工業中，真空傳輸晶圓這一環節人類無法完成，而真空機器人的引進實現這一問題的解決。另外，在一些惡劣環境中，如適應無阻運動的蛇形機器人，滿足水下作業的仿生魚機器人等，都處于不斷研發之中，備受矚目。也就是說，在工業機器人的發展進程中，更加關注其仿生性與生物性的特征，能夠有效實現對人類行為的模仿與替代，成為新時期工業機器人研發的新動向。

3.3 基于不斷升級與更新的計算機信息技術，工業機器人控制系統更加完善，加快統一化與標準化的實現

在機器人內部，核心構成為控制系統，是發揮功能的重要保障，強化對記憶、示教、通信連接以及坐標設置功能的支持。當前，計算機技術不斷升級更新，為工業機器人控制系統的優化與完善提供強大動力，整體控制水平顯著提升。具體講，在控制器方面，由專用封閉式發展為開放式。也就是說，計算機水平的提升使得工業機器人的控制系統突破專供的束縛，更顯統一化與標準化的趨勢，網絡化特征明顯。基于此，工業機器人的操作更顯便捷性，具備簡單的操作常識即可，無需投入人力物力進行培訓，在很短的時間內就可以對機器人進行模塊功能調整，在根本上使機器人的使用更加方便與快捷，維護管理工作也易于進行。

3.4 綜合傳感器融合配置技術日趨成熟與完善，實現對人類思維與神經的多功能仿生

立足信息時代，人工智能的發展勢不可擋，智能化成為工業機器人在未來的發展方向。智能化的機器人，即強調機器人對人類模仿的更高層次，需要具備更高層級的仿生，既要能夠模仿人類的動作行為，同時，還需要具有人類的思維與神經。基于此，傳感器成為智能工業機器人的重要構成部分，尤其是視覺、力覺、觸覺傳感器的出現，加快工業機器人智能化的發展速度。例如，對于從事電弧焊接的機器人，采用多傳感器融合配置，融電弧傳感器、視覺傳感器以及機器傳感器于一體。在視覺傳感器的支持下，機器人能夠憑借激光視覺掃描功能，獲取焊接過程中所需要的焊炬等數據信息，保證電弧焊接的精準性。另外，遠距離遙控機器人的出現代表了綜合性傳感器融合配置技術上了新的臺階。這種技術在機器人未來發展中將得到更大范圍的推廣與應用，處于不斷完善與成熟中。

4 我國工業機器人發展存在的不足與凸顯的問題

首先，我國工業機器人起步較晚，發展時間較短，資金投入方面彰顯不足，在技術與經驗方面彰顯無力性，處于不斷摸索與提升階段，研發力度亟待增強。其次，對于我國機器人的發展，在生產技術與可靠性方面相對薄弱，尤其是機器人很多關鍵部件需要進口，生產成本大幅增加，機器人市場仍需不斷擴大，尤其是過高的成本支出，使得工業機器人在生產研發方面缺乏較高的積極性。再次，工業機器人標準化生產的實現需要以規模優勢為前提，但是，我國在生產與研發方面的投入尚未達標，給推廣與應用造成巨大阻力。

5 如何推動人工智能時代工業機器人的快速發展

隨著時代的不斷進步，智能機器人技術處于不斷創新升級中，因此，工業智能機器人在未來的發展要集中做好如下幾個方面的工作。首先，從理論研究方面分析，要重視加強指揮制造技術的探究，尤其是針對機器人中相關零部件的生產，要切實提升產品生產質量，有效應對生產難題，借助新型制造技術與制造模式，縮短機器人生產與推廣時間。其次，要結合社會需求，合理增加智能機器人科研項目資金投入，設置專項資金，尤其是面對工業轉型發展的新階段，要擴大對機器人及相關產業的投資量，在根本上為工業智能機器人技術的進步創造條件。再次，立足新時期，要對工業機器人相關條例、規則等進行完善，加快核心技術研發速度，同時，做好研發技術與成功經驗的總結分析，推動智能機器人工業化發展進程的加快，構建更加完善的標準體系，強化對人機交互準則的合理優化。

6 結束語

綜上，工業機器人是多學科相互融合與發展的產物，對工業行業的發展意義巨大。因此，要立足信息時代，在人工智能技術的支撐下，準確掌握工業機器人發展趨勢，明確技術特征，促使工業機器人生產制造成本的不斷降低，性能逐步增強。同時，要重視仿生學在工業機器人領域的研究與應用，強化控制系統功能的不斷升級改造，加快多傳感器融合配置技術的發展，大幅提升工業機器人的智能化水平，推動整個行業標準化與統一化建設，拓展機器人應用領域，以便更好發揮工業機器人在人工智能時代的價值。

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