智能制造時代工業機器人的應用前景

高明華 周寶峰 賀程 吳思宇 戴誠霖

摘要：隨著時代的快速發展，人民生活水平的提高，推動科技水平不斷進步，工業生產模式發生巨大變化，人工智能和工業機器人取代傳統勞動力，可以說是時代必然的產物，是未來智能制造中不可或缺的一部分。在智能制造時代，工業機器人將遵循新的設計原則，解決更廣泛的應用領域和行業。與此同時，來自信息技術領域的新技術將對工業機器人的設計、性能和成本產生越來越大的影響。

關鍵詞：智能制造時代;工業機器人;應用前景

1工業機器人的概述

工業機器人是智能制造最具代表性的產品，依據其高精度、高效率、可編程性、能在惡劣環境工作等特點，在各個領域內得到廣泛的應用。其中，汽車行業、電子產品行業等是我國使用機器人最多的行業。未來，我國勞動力成本不斷增加已是不爭的事實，雖然使用工業機器人前期投入十分巨大，但是就長期來看還是采用工業機器人代替更劃算，可以預知未來我國工業機器人的需求只會增長。盡管我國已成為全世界最大的工業機器人市場，但是我國本土機器人品牌卻不具有競爭性，出現這樣的情況原因有很多，比如沒有核心技術和沒有像其他強力品牌優先占據市場等。

2工業機器人研發技術趨勢分析

2.1智能系統

隨著更強大的處理器和更智能的低成本傳感器，工業機器人智能化水平更高，萬一出現故障，機器人將聯手支持彼此的操作。機器人可以通過通信以共享程序清單，適應安裝誤差的變化，并在執行時本地修改這些程序。機器人在執行離線開發的程序方面變得越來越精確，使用模擬軟件也變得越來越友好。

2.2智能傳感器

智能傳感器在機器人技術的未來發揮著重要作用，集成了信號處理和傳輸技術的電子器件類傳感器有望提供所需的功能并達到成本目標。微加工技術已被廣泛應用于生產多種類型的傳感器，但電子集成有限，未來有望取得更大的進步和性能的提高。

2.3智能執行器

隨著技術的發展，執行器也變得越來越“聰明”。除了傳統的位置編碼器，制動器、放大器和伺服控制電子設備被集成到單一的封裝中，其特征最初被分配給機器人控制器。集成電路的更高可靠性和更小尺寸使得集成成為可能，它在布線便利性以及潛在的低成本和高可靠性方面提供了優勢。

3工業機器人的發展趨勢

3.1智能化

人工智能是目前全世界追求的目標，其內容涵蓋視覺、感知、邏輯運算、學習等諸多內容，并且能夠在多種復雜因素下自行處理。其終極目標就是智力能達到人類，在生產制造過程中出現緊急情況能夠自行安全地處理，能夠自主工作等。

3.2仿生化

動物世界內有很多動物的獨特生理結構具備了很獨特的能力，仿生化機器人的出現，將這些技能應用到工業與生活中，對人類的發展起促進作用。可以說仿生機器人在未來發展不可限量。

3.3微型化

微型機器人是近些年開始研究的產物。微型的事物單個或許沒有多大的能量，但是熟知細胞工業效率，大群蝗蟲的破壞力就指導微型的作用有多大。其次大型機器人的制造成本也遠高于微型機器人，綜合各方面因素，微型機器人未來發展很有前景。

4工業機器人的應用前景

以云計算、大數據、移動和社會聯系為代表的第三種平臺技術推動了全球機器人工業向智能化、創新和數字化方向發展。在機器人產業轉型過程中，智能機器人發揮著雙重作用。它是傳統制造業的代表，在轉型過程中對加快和促進創新也具有重要作用。新一代工業機器人將具有連通性、虛擬現實集成、軟件定義等特點。具體來說，可以通過多個傳感器采集各種數據，上傳到云端進行初步處理，實現信息共享。虛擬信號與真實設備深度集成，形成了數據采集、處理、分析、反饋和執行的封閉過程，實現了“真實-虛擬-真實”轉換。大規模數據分析的智能算法依賴于優秀的軟件應用，刺激了新一代智能機器人以面向軟件、基于內容、平臺和API集中的方式發展。機器人可以實現基于圖像和視頻的人機合作。同樣的發展趨勢也出現在機器人攜帶的光學測量系統中，例如車身和汽車組件的檢測。對于跟蹤傳感器的優化與機器人程序相關的前瞻性信息的使用和協調，能處理缺乏測量數據的情況，并能從過程故障中進行有效的恢復。從長遠來看，操作、裝配、跟蹤、檢查、校準等3D視覺概念可以進一步集成到機器人控制器中。工業機器人產業規模逐步擴大，系統化，基本形成了完整的產業鏈，迎來了優秀的技術創新成果，為此智能機器人市場也迎來了巨大的發展機遇。在關鍵技術和領先技術方面，現有工業機器人智能化程度低，功能相對簡單。在復雜情況下，它們在人機合作方面表現不佳，難以滿足用戶的需求。要實現內生增長，必須克服技術瓶頸。首先在人機合作中，要加快多模感知、環境建模等關鍵技術的研究與開發，加強人機合作與協作。其次，機器人技術應與物聯網、云計算和大數據技術深度融合，充分利用海量共享數據和計算資源，從而擴展智能機器人的服務能力。此外，圖像識別、情感互動等人工智能技術還需要進一步發展和應用。

5結語

總之，未來的工業機器人將不再僅僅是對當今設計在功能和性能數據方面的拓展，而是將遵循新的設計原則來解決更廣泛的應用領域和行業。同時，新技術，特別是來自世界的信息技術，將對未來工業機器人的設計、性能和成本產生越來越大的影響。

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（作者單位：沈陽工學院）

作者簡介：高明華（1987.1.20），性別：女;籍貫：遼寧錦州;民族：滿;學歷：研究生、碩士;職稱：工程師;職務：機器人教研室主任;研究方向：配電與控制系統、機器人。