葛華江

（上海信息技術學校 上海市 200331）

1 工業機器人的發展概述。

當代的社會的制作產業中，工業機器人的自動化生產線是最主要的生產體系。目前我國工業機器人一般是由驅動系統及控制系統等部分組成。工業機器人自動化生產線的產生可以很大程度上的代替人工作業，也提高了制造業的生產質量及效率。工業機器人的控制系統，可以根據編輯好的程序對機器人發出相應的指令，更加有效的控制工業機器人完成各項操作任務。1960年《美國金屬市場報》最先提出了“工業機器人”一詞，后被定為：“用來進行搬運機械部件或工件的、可編程序的多功能操作器，或通過改變程序可以完成各種工作的特殊機械裝置”。并被國際標準化組織采納。早在1938年的時候，麥卡諾雜志就報道了一款工業機器人的模型，這是關于機器人在工業應用領域最早的報道。1935年Griffith P．Taylor 設計了一款可以5 個軸有電動實現運動的搬運機器人，如圖1 所示。

隨后不久，一款名為“Pollard’S Positional spray painting robot”機器人誕生，可以被稱之為確切符合當然意義的工業機器人，并獲得專利授權，如圖2 所示。

1954年，George Charles Devol 申請了第一臺的數字化可編程機器人專利，1956年創立了全世界第一個工業機器人制造公司，并制造了一個數字化可編程工業機器人Unimate，這臺機器人的工作原理是液壓，并且可以實現程序重復及記憶，其精確可以達到萬分之一英寸的標準，服務于GM 公司的裝配線作業，完成貨品的搬運作業。后期被日本的川崎重工及英國的GKN 公司生產銷售。

2 工業機器人的應用。

在1969年Victor Scheinman 發明了斯坦福機械臂。這是一款由六軸接連的全電動手臂機器人，可以在可到達的空間內任意路徑運動。隨后Scheinman 又開發了第二款機械手臂，名為MIT arm，并且在GM 等公司的幫助下開發了PUMA 工業機器人。ABB 公司及KUKA 公司與1973年將工業機器人投向市場。IRB6 機器人是ABB 公司推出來的全世界第一款微處理控制的全電動操控的工業機器人。目前，德國的KUKA 公司、日本的FANUC 公司、日本的安川電機及瑞典的ABB 公司是全世界工業機器人領域的領先企業也是標桿性的企業，其工業機器人的銷量占據了全球機器人銷量的半壁江山。除此之外，美國的Adept Technology 公司、意大利的Comau 公司。日本的川崎公司、瑞士的Staubli 及中國的新松機器人集團也是國家上關于工業機器人的最重要的供應單位。根據國家機器人聯合會統計出來的數據，2013年時，全球的工業機器人的銷量就已經到達了17 萬臺左右，到目前為止，全世界工業機器人銷量已經達到了150 多萬臺的銷量。眾多數據表明，工業機器人的適用性已經得到了不斷的發展，在各個領域、環境 所能完成的工作也日趨復雜、多樣。一般主要作用在汽車及摩托車的生產制造、金屬的冷熱加工、金屬的鍛造、冶金已經石油石化等等。工業機器人已經可以很好的代替人工完成很多作業，如焊接、搬運、打磨、拋光等等較為復雜的作業。

圖1：自動搬運機器人

圖2：工業機器人

3 工業機器人的特點分析。

操控工業工業機器人的方式和操控數控機床有點類似，但也具有一些自己本身需要注意的特點，一般操作如下：

（1）極強的擬人化功能。工業機器人的擬人化功能是其最為突出特點之一。工業機器人的機械手臂具備了類似于人的手臂及手腕的部分操作，通過計算機的編程控制，可以基本實現人類手臂的各項功能與操作。另外，在工業機器人上加入視覺傳感器、聲音傳感器及力傳感器等各種傳感器功能，可以極大的提高工業機器人對周邊環境的認知與適應。

（2）計算機編程。在日常的工業生產中，可以跟著生產目標及環境，對工業機器人進行計算機編程，使得生產作業根據的多樣化，也更加的靈活，同時節約了成本減少了損耗。

（3）工業機器人的適應性。除了很少對專業要求極強的領域外，工業機器人能適應大多數的生產任務，其通用性極強。搭配著各類型傳感器，使得工業機器人的繪畫功能、語音功能、制作功能等都得到了極大的提升，也擴廣了其所適用的范圍。

4 工業機器人技術在當代的應用情況。

目前工業機器人在醫療、工業、軍事等各個領域都有著極為廣泛的應用。因為工業機器人具有極好的適應性，所以在工廠制造業中的運用最為廣泛。使用工業機器人，我們可以完成很多單調及繁瑣的作業。工業機器人對外部的環境要求不高，即使工作環境較為惡劣，工業機器人任然可以繼續作業。在搬運較重的貨物、噴繪化學涂料等作業時，使用工業機器人可以極大程度的避免化學材料等對人體造成的傷害。另外，工業機器人在汽車的生產制造業中也發揮了極其重要的作用。相關資料表明，在汽車制造業中，全球近40%左右的工業機器人被應用在了汽車制造上，為全球汽車業的發展起到了極為重要的作用。把工業機器人和數控機床合理的結合起來，對于數控機床加工性能的提升，及數字柔性制造的需求都得到了極好的提升作用。在冷熱加工與生產作業中，工業機器人對于鑄造、噴砂、清理、鑄件等環節及冷加工生產中的曲柄壓力機械、曲柄彎管機械和螺旋壓力機械都可以發揮很好的作用。總而言之，現在工業機器人技術已經非常成熟，未來伴隨著各種科技的進步，傳感技術及信息技術等不斷的提升，工業機器人將會有著更為廣泛的用途[1]。

5 工業機器人技術的發展趨勢

隨著工業機器人技術不斷的發展，對我國的制造性產業中起到了極大的推動作用，同時對軍事、醫療、汽車制造各大領域中也起到了極為重要的作用。隨著人們對生活品質的不斷追求，對于工業機器人的發展也提出了更高的要求，需要其更加的智能化。智能機器人，是設定好固定程序后，機器人可以實現自動維護、學習及創造等等。工業機器人的服務化。運用先進的互聯網科技和工業機器人相結合，可以使得機器人可以自主的為人類服務。工業機器人的綠色化。要求各大生產工業機器人機構，在生產工業機器人時，所用的材料、包裝等，都要求可回收再利用的綠色化，以便滿足環保要求。至2017年起，全球工業機器人的安裝率及使用率一直都是呈現一個穩步增長的趨勢，就亞洲及澳大利亞的安裝率就增長了百分之二十左右，其中中國已成為了全球最大的工業化機器人市場，根據相關部門的統計，截止2020年，全球約有180 萬左右的新型工業機器人運用在市場上。所以，工業機器人是擁有巨大的發展前景的。

6 工業機器人核心制造技術分析。

在生產制造工業機器人的過程中，有很多核心技術作為支點的，它們具體是：

（1）工業機器人靈巧技術。機器人手臂的領域是使用靈巧技術最多的區域，巧妙的借助于各項傳感器、獨立的關機及創新機構等，在工業機器人的感知面、精密度、可靠性及控制性能方面進行技術研發，最終制造出類似人手感知級別的機器人手臂。這種性能的機器人手臂在各種環境中都可以靈活的進行作業。

（2）工業機器人的感知系統。感知系統是要求工業機器人可以將內部的信息和周邊環境的信息可以很好的轉變為工業機器人自身可以讀懂的數據或者信號。在傳感器的幫助下，工業機器人可以對移動的速度、位置、方向、力度等方面進行感知，或者擁有視覺方面的能力進行判斷作業[2]。

（3）工業機器人的運動規劃。為了讓工業機器人的工作更加高效率，使得機器人可以在最短的時間內完成所指定的任務，就要對其運動軌跡進行合理的規劃，節約機器人的運動空間和移動時間。運動規劃主要是讓工業機器人盡可能的避開路徑中的障礙物，縮短運動路線等；并且在工業機器人的運動規劃中加入時間序列，可以很好對工業機器人的行動速度進行合理的規格及利用，從而很大程度上的滿足速度及光滑性的可操控的要求。

（4）工業機器人網絡在線參數的自整定技術。現階段的機器人，均已經基本具備了該項功能，可以很好的實現了工業機器人的參數識別率，其中包括了手臂關節的轉動慣量、PID 參數的自整定等等。通過一系列的參數識別進行優化，可以更好讓驅動系統對工作的狀況進行自主的判定，從而達到智能化控制的目的。未來工業機器人的發展，會逐步朝著民生需求方面發展。也可以說，工業機器人會逐漸的延伸到人們的生活生產的行業中來，這點對于提升全球的整體社會生產力都具備著極其重要的意義。做到這點，我們必須一方面要不斷的加強工業機器人的人工智能化；另一方面還要不斷工業機器人的自身的邏輯性，獨立推理性等。除了工業機器人的人工智能化外，在多臺機器人的相互協調性和標準化也是未來工業機器人重點發展的方向。多臺機器人相互協調主要是意味著，不同級別、不同領域、不同大小的個類機器人可以完成相互幫助、相互協調，共同完成安排下來的生產任務，更好的提高整體工作效率。機器人標準化，便于工業機器人的大規模的生產，以及后期的維護和維修。相關資料顯示，現在工業機器人的技術水平已經處于一個相對較高的程度了，但還有很多環節及節點上的技術還需要不斷的完善，提升。

綜上所述，我們國家的工業機器人應用主要是體現在工業生產上為主，比如機器人船舶焊接、汽車生產機器人及運輸機器人等，相比較于其他歐美發達國家而言，我國的工業機器人仍處于發展階段，工業機器人的應用范圍仍需要合理的擴展，也要求積極培養出更多的機器人發展人才，以扶持我國機器人事業的發展，期待未來隨著工業機器人技術不斷的更新和提升，促使機器人產業的發展更加的迅速。