工業機器人的技術發展及其應用

陳輝

摘要：應對新一輪科技革命和產業變革，立足我國轉變經濟發展方式實際需要，圍繞創新驅動、智能轉型以及先進制造、高端裝備等重點領域，工業機器人產業在其中發揮了不可替代的作用。本文以工業機器人為關注點，介紹了國內外工業機器人發展的歷史，分析了工業機器人發展趨勢，重點對工業機器人關鍵技術應用進行分析。

關鍵詞：工業機器人;發展歷史;應用分析

引言

以“智能工廠、智能制造”為主導的第四次工業革命，將會推動制造業由集中式控制向分散式增強型控制的基本模式轉變，目標建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式，工業機器人作為自動化技術的集大成者，是工業變革的重要基礎設施。面對新的科技革命和產業變革，堅持創新驅動、智能轉型的發展戰略，探尋符合我國智能化信息化的工業機器人技術應用的發展道路。同時，應對我國人口老齡化程度日益加深，適齡工業勞動者比例日益下降，也必然推動工業機器人技術應用的發展。當前，我國工業機器人產業在長期探索過程之后也迎來了技術的飛速發展，國產工業機器人的性能也越來越強，應用領域也更加多元化，整個工業機器人產業也逐漸成熟和完善。

一、工業機器人的發展歷史

1.國外工業機器人發展歷史

像大多數智能工業設備一樣，工業機器人的早期發源地也在美國。由于技術優勢，美國最早于1962年生產了工業機器人。經過多年的發展，美國的工業機器人技術變得越來越成熟，在全球工業機器人制造中占有舉足輕重的地位，并擁有我國工業機器人的主要供應商和優良的工業機器人生產基地。

除美國（工業機器人的起源）外，德國在先進工業機器人的生產中也占有重要地位。除了自己的工業機器人生產基地外，德國政府還為工業機器人的開發和生產提供了大量支持和資金，這使德國工業機器人的快速發展，并很快發展成為工業機器人重要生產地。

2.國內工業機器人發展歷史

由于歷史和社會條件，國內的工業機器人的發展相對較晚，在上世紀70年代才開始發展。最初，它主要由專門的專業研究技術機構進行開發的，但是發展非常緩慢，隨著信息時代和經濟社會的不斷發展，我國的現代工業機器人制造技術已經逐步發展成熟起來。盡管目前我國的現代工業機器人制造技術仍然正處于快速轉型升級階段，但潛在的應用市場很大，因此研發的動力充足，許多生產線工業機器人的應用為我們奠定了堅實的基礎，加上國家對工業機器人應用技術的人才培養的支持，今后工業機器人應用產業在我國的發展將會更加的迅速和成熟，進而推動其它產業的變革與社會的發展。

二、工業機器人發展趨勢

1.一體化發展趨勢

一體化生產是當前用于工業機器人的最新生產技術，它大大優化了每個成品生產線的環節，減少了不必要的生產步驟，極大地提高了整個生產線的效率，增加了許多工業機器人的成品產量，并在此生產過程中有效節省了大量人力資源，它可說是對生態環境和自然資源的一種自然變相式的保護。

2.精細化發展趨勢

工業機器人技術是一種新型技術，將成為未來的主要生產方法之一，它不僅可以直接完成許多人類無法直接完成的許多制造任務，在現代工業機器人的研發生產中，數字和工業自動化兩種操作管理模式仍然是必不可少的，工業機器人制造技術正在朝著進步的各個方向快速發展。

3.多領域發展趨勢

工業機器人的生產不針對特定行業或特定領域，隨著工業機器人技術的不斷發展，生產效率將逐步提高，除了基本的工業制造之外，工業機器人還將應用于社會的許多領域，它將應用于醫療和運輸等許多領域，隨著物聯網、AI人工智能以及大數據的發展，工業機器人將會更加智能化、多樣化在各個領域和行業的發展應用。

三、工業機器人應用分析

1.減速器

我國在減速器領域進行了相關研究和分析，在諧波減速器領域取得了突破，并找到了相應的替代方法，但在實際應用過程中仍存在一定差異。在進口貨物中，減速器技術主要包括以下三個方面：①材料控制技術。減速器在確保減速器的精準運行中起著重要作用，并具有一定的強度和相對耐磨性，使其成為減速器的重要組成部分。因此，制造高質量的減速器，材料是最重要的部分，材料元件的控制技術和加工生產技術是減速器生產的重要內容。②部件的加工。根據減速器本身的尺寸，還必須相應地更換專用軸承，這對特殊軸承的精度提出了很高的要求，必須避免軸承的反沖，并且必須掌握生產中的特殊加工技能，加工過程中，提高專用軸承的精度。③精密部件的裝配。工業機器人在生產過程中通常需要大幅減速，這是對減速機精度和強度的極高測試，在組裝零件的過程中，需要掌握氣密的組裝技巧，以提高精度，否則可能會發生一些小錯誤導致不可逆轉的后果。

2.伺服驅動器

控制器具工業機器人的主要控制工具之一是控制伺服電機驅動器，由于控制工業機器人在實際運行控制過程中往往需要極高的精度，因此對伺服驅動器的要求越來越嚴格，相關技術也進入了生產過程，因此只有進口才能維持工業機器人的穩定性。①控制快速響應。工業機器人在工作過程中具有很高的速度，它們大多采用三環控制方法，即電流環、速度環和位置環。機器人驅動專用轉矩電機系統需要對轉矩軸的變化情況做出高速自動響應，因此快速自動響應轉矩控制系統技術已發展成為必須充分掌握的一種技術控制方法。②完成在線服務參數值的整體設定。在線電機參數自動調整系統是基于現代電機工業驅動技術不斷提出的新技術要求，大多數大型伺服電機驅動器都必須具有此類的功能。工業機器人可以在生產過程中使用在線參數調整來優化自己的算法，自動做出決策，并根據實際情況進行相關調整。

3.工業機器人控制系統

操作系統問題是目前工業運用機器人運動控制系統設備設計開發中最難以和解決的一個問題，由于許多工業機器人本身具有運動實時控制特性，因此通常系統要具有很高的運動實時操作性能。大多數工業機器人在實際工作中都使用控制卡，如果以操作系統作為輔助設備，則可以有效地提高工業機器人本身的控制精度，從而提高了整個系統的穩定性，其它工業機器通常使用伺服控制，軟件本身的環境可以實現精確控制，但是對于通用系統而言，工業機器人無法充分滿足其要求，并且其位置也無法滿足機器人自身的控制要求，因此需要工業機器人控制系統技術進行更新和改進。

結束語

縱觀我國工業機器人的技術發展研究歷史，我們國家雖然技術起步較慢，但是由于擁有諸多技術和產業政策上的巨大支持，所以還一直保持著樂觀的發展態度，減速器、伺服驅動器和動力控制系統將一直是我國工業機器人未來技術發展的主要研究方向，我們國家應當針對我們現有的不足，進行更加深入性的研究，最終努力推動未來工業機器人相關技術的快速發展。

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湖北職業技術學院 ?湖北孝感 ?432000