基于計算機技術的工業機器人研究

鄧澤寧

摘 要 隨著科技的進步，計算機技術日益成熟，進而帶動了工業機器人的應用和發展。本文首先對計算機技術的基本特點作了簡要介紹，引出了工業機器人的概念。然后從工業機器人的機械結構、驅動系統、感知系統等方面，深入了解了工業機器人的各部分功能和作用。最后從實踐的角度，對工業機器人在工業生產領域中的具體應用做出研究，分析了計算機技術下工業機器人的應用特點和分工情況，希望能為我國工業的現代化發展貢獻自己的力量。

關鍵詞 計算機技術；工業機器人；應用研究

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2019）226-0113-02

工業生產領域是社會生產的重要組成部分，在計算機技術的推動下，工業生產活動也發生了巨大的變化，工業機器人應運而生。為了進一步了解工業機器人的功能特點和應用情況，我們有必要對計算機技術下的工業機器人進行研究，使計算機技術與工業機器人充分結合，從而提升工業機器人在具體生產過程中的應用水平。這不僅有利于完善工業機器人功能，拓展工業機器人的應用范圍，而且對我國工業領域的整體發展具有重要意義。

1 計算機技術的特點

計算機技術是基于計算機系統的現代化技術的總稱。計算機技術在社會生產活動中具有顯著的優勢，應用范圍十分廣泛，尤其是在工業生產領域中，計算機技術占據著重要的地位。計算機技術的特點可以概括為以下幾點：

1）運算速度快。先進的電子元件和線路設計使計算機每秒可以執行上萬條指令，具有驚人的運算速度；

2）計算精確度高。利用計算機技術可以使運算結果精確到小數點后上億位，極大地降低了工作中的誤差；

3）存儲容量大。存儲功能是計算機技術的重要內容，可以對信息進行大量存儲和讀取。

2 工業機器人概述

工業機器人的概念最早由美國機器人協會所提出，是指用來完成機械設備零部件和工程部件搬運工作，并具備可編程功能的機器設備，或者指通過修改程序設定來完成工業生產活動中日常工作的機械設備和特殊裝置，這也是當今國際標準化組織所采納的通說定義。早期工業機器人的設計初衷就是為了幫助工人搬運物品，設計也比較簡單，就是通過軸承連接機械臂來實現機械運動。直到1956年，才誕生了世界上首個可編程的數字化工業機器人，在工業領域階段化發展過程中起到了重要的推動作用。

3 工業機器人的組成

3.1 機械結構

機械結構是工業機器人的基礎組成部分，按照機械結構的不同，可以將工業機器人大致分為兩類，即串聯機器人和并聯機器人。在機器人的工作過程中，串聯機器人一個機械軸的運動都會對其他機械軸造成影響，而并聯機器人則不存在這種問題。最早的工業機器人采用的是串聯機械結構，后來隨著并聯結構操作器的普遍適用，工業機器人進入了并聯機械結構時代，大大提高了工業機器人機械結構的穩定性和承載能力，同時也使并聯結構工業機器人的運動精度得到提高，能夠更好地滿足工業生產的需求。

3.2 驅動系統

驅動系統作為工業機器人的動力源泉，在工業機器人的組成設計中占據著重要的地位。液壓驅動是早期工業機器人所采取的驅動方式，這種驅動方式操作起來比較簡單，但是存在著運行速度慢、工業噪音大、液體容易泄漏等問題，并且液壓系統不僅體型笨重，造價也相對較高。隨著氣壓驅動技術的日益成熟，液壓驅動型工業機器人越來越少，僅少許重載機器人和特殊工業設備保留了液壓驅動方式。

3.3 感知系統

工業機器人的感知系統主要負責信息傳遞和處理工作，通過感知系統可以對外界環境信息進行收集。對于計算機內部程序來說，感知系統可以幫助工業機器人明確自身與工作任務相關的機械量，包括運行過程中發生的機械位移的距離、位移速度和受力信息等。

此外，視覺感知是工業機器人感知系統的關鍵部分，它可以向機器人反饋外界信號，從而輔助工業機器人完成識別機械部件、分揀產品類別和進行產品包裝等工作。

3.4 操作系統

操作系統是工業機器人的軟件組成，技術人員可以通過操作系統來對機器人進行編程和軟件開發。操作系統的開發和完善是工業機器人技術革新的基礎，但是操作系統的開發具有一定的復雜性，研究人員往往以操作系統為突破口，對工業機器人的發展和應用展開研究，同時操作系統的升級也將帶動工業機器人硬件組成的不斷完善，使工業機器人具備更多的功能，能夠在工業生產活動中的應用范圍更加廣泛，因此，操作系統在很大程度上承擔著工業機器人的硬件完善和軟件升級等任務。

4 計算機技術下工業機器人的應用

4.1 焊接機器人

在工業生產活動中，無論是船舶生產還是汽車生產過程，都離不開焊接技術的應用，焊接機器人就是在計算機技術下輔助完成焊接工作的工業機器人。對于船舶生產來說，由于體積龐大，依靠人力來完成焊接任務，成本較高，而且焊接速度慢，嚴重阻礙生產效率，因此，焊接機器人在船舶生產中得到了大量使用。在計算機技術下，焊接機器人的使用不僅提高了焊接的準確性，而且使工作人員從惡劣的焊接環境中解放出來，使船體的生產走上了自動化的路線。

4.2 裝配和拆卸機器人

產品的裝配和拆卸是工業生產活動中的主要工作任務之一，也是典型的機械化重復過程。在產品的裝配和拆卸過程中，工業機器人具有十分廣闊的應用空間，這種裝配和拆卸機器人的結構并不復雜，核心部件是基于計算機技術的移動平臺，搭配一個機械臂就可以完成簡單的零件裝配和拆卸任務。

利用裝配機器人進行部件裝配之后，工作人員可以很方便的對產品進行抽查和檢驗，如果發現不符合生產標準的產品，該配件也可以由工業機器人按照裝配時的逆順序進行零部件的拆卸，以保證產品的質量。

4.3 搬運機器人

搬運是工業生產活動中的基礎性環節，依靠傳統的人工搬運不僅耗時耗力，而且嚴重影響生產速度，在搬運過程中也會使工人們面臨受傷的風險。搬運機器人通過計算機程序的預先設定，形成自動化的物流運輸線，不僅能夠提升工業生產的單次運輸量，而且減少了人力資源的投入。

搬運機器人又細分為六軸和四軸兩種，六軸機器人適合用來搬運重物，而四軸機器人雖然承載負荷相對較小，但是在運送速度方面占據優勢，適合用來快速傳遞體積較小的產品零部件。

4.4 打磨拋光機器人

隨著工業現代化的不斷發展，越來越多的產品零部件開始向著復雜化和高精度的趨勢發展，產品零件打磨拋光的需求日益增多。傳統手工打磨拋光雖然可以使零部件的精度達到高標準的要求，但是人工和時間成本的投入比較高昂，僅適用于高精度先進儀器設備的生產。

對于批量化生產的普通工業產品來說，打磨拋光機器人的應用可以更好的提高生產效率，通過砂輪、砂帶等機械設備組成生產線，可以完成零部件的批量打磨拋光，其產品質量能夠更好地滿足市場標準。

4.5 縫紉機器人

縫紉機器人是應用于服裝制造行業的機器人，服裝行業在我國占據著龐大的市場份額，在服裝的加工制造環節，批量化生產也給機器人帶來了很大的應用空間。縫紉機器人不僅可以替代大量的縫紉工人，減少了人工成本的投入，而且能夠通過電腦控制，精確的完成每一項縫紉工作。縫紉機器人在一些大型服裝制造企業有所應用，并取得了良好的效果，是未來服裝制造行業的主要發展趨勢。

5 結論

總的來說，計算機技術的應用和普及，帶動了社會生產各個領域的發展。基于計算機技術的工業機器人是科技時代的產物，在工業生產中的地位也日益顯著，各種不同功能的工業機器人層出不窮，在節約生產成本的同時也提高了生產效率。未來我們還要致力于探索具有更多功能的工業機器人，使工業機器人發揮更大的價值，從而推動我國工業領域不斷向前發展。

參考文獻

[1]計時鳴，黃希歡.工業機器人技術的發展與應用綜述[J].機電工程，2015（1）：1-13.

[2]柳倩，桂建軍，楊小薇，等.工業機器人傳感控制技術研究現狀及發展態勢——基于專利文獻計量分析視角[J].機器人，2016（5）：612-620.

[3]駱敏舟，方健，趙江海.工業機器人的技術發展及其應用[J].機械制造與自動化，2015（1）：1-4.

[4]董桂才.中國工業機器人出口貿易及其影響因素研究[J].國際貿易探索，2015（11）：30-40.

[5]安圣慧，宋延阿.我國工業機器人行業特征及發展戰略[J].中外企業家，2015（7X）：21-22.