工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展

曹克剛

(黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150088)

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工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用及未來(lái)發(fā)展

曹克剛

(黑龍江農(nóng)業(yè)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱 150088)

結(jié)合工業(yè)機(jī)器人的研究經(jīng)驗(yàn)與相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的含義、發(fā)展原因、組成結(jié)構(gòu)及技術(shù)特點(diǎn)等方面展開(kāi)探討，闡述了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，為進(jìn)一步促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的深層次發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

工業(yè)機(jī)器人；機(jī)器人技術(shù)；應(yīng)用發(fā)展

現(xiàn)如今，機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用情況已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化水平的重要標(biāo)志之一。如何提高工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，使工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域向著更深層次發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者從多個(gè)角度入手，對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)展開(kāi)探討，提出工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，以供參考。

1 機(jī)器人的含義及發(fā)展原因

機(jī)器人就是一種自動(dòng)化機(jī)器，而控制器就是機(jī)器人的核心部分，即機(jī)器人的“大腦”。機(jī)器人的“大腦”不僅具有感知、運(yùn)作、規(guī)劃、協(xié)同等諸多功能，還可以通過(guò)控制機(jī)器人的“大腦”定向模擬人類的某些行為與思想。

近些年，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了飛速發(fā)展且具有良好的發(fā)展前景，主要原因是機(jī)器人可以完成許多人們無(wú)法完成、不愿意做的工作，特別是在一些惡劣的、危險(xiǎn)的、特殊的、極限的工作環(huán)境中，都可以指派機(jī)器人完成施工作業(yè)，使人們遠(yuǎn)離危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境。在太空、海洋等領(lǐng)域，人類無(wú)法在其中工作，由機(jī)器人進(jìn)行探索恰恰能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)，這也是現(xiàn)今大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的重要理由。

2 工業(yè)機(jī)器人的組成結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)基本部分，分別是：機(jī)器人的主體、機(jī)器人的控制系統(tǒng)及機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)器人的主體由兩部分組合而成，即：機(jī)座與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中還包括腕部、臂部、手部。一般來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械行走功能時(shí)，往往會(huì)包含3～6個(gè)運(yùn)動(dòng)軸自由度。

工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)主要是擬人化、可編程、通用性。其中，擬人化特點(diǎn)是使工業(yè)機(jī)器人具有人類行走的肢體結(jié)構(gòu)，同時(shí)，機(jī)器人還要具備類似于人體形態(tài)的生物傳感器?？删幊烫攸c(diǎn)是在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)不同的工作環(huán)境，對(duì)其進(jìn)行在線或離線編程，使機(jī)器人能在小批量或自動(dòng)化生產(chǎn)制造過(guò)程中發(fā)揮出更好的優(yōu)勢(shì)。通用性特點(diǎn)是工業(yè)機(jī)器人必須要具備的，只有這樣才能確保工業(yè)機(jī)器人在更換不同操作器后，仍能執(zhí)行不同的作業(yè)任務(wù)。

3 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用情況

工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)療、科研、軍事及人們的生活中。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程中，應(yīng)用最為頻繁，人們常常利用工業(yè)機(jī)器人替代人類去完成一些既單調(diào)又繁重的重復(fù)性施工作業(yè)，特別是要將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在環(huán)境較為惡劣的地方作業(yè)。另外，從事搬運(yùn)、噴涂等機(jī)械加工工序時(shí)，也可應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，以降低對(duì)人體的損害。

20世紀(jì)60年代初，美國(guó)成功研制開(kāi)發(fā)了新型工業(yè)機(jī)器人，將其廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。60%以上的工業(yè)機(jī)器人都被美國(guó)投入到汽車工業(yè)生產(chǎn)制造中，而此時(shí)，全世界的工業(yè)機(jī)器人約有37%從事汽車工業(yè)生產(chǎn)。20世紀(jì)70年代初，人們又將工業(yè)機(jī)器人與數(shù)字化控制機(jī)床巧妙地結(jié)合在一起，這大大滿足了數(shù)字化柔性制造的需求，滿足了多品種的小批量生產(chǎn)需求。

從目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)部分機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并遙遙領(lǐng)先于國(guó)際水平，但仍有部分技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平，導(dǎo)致這一問(wèn)題的根本原因在于：第一，我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域地位稍顯落后，除了個(gè)別研究設(shè)計(jì)部門(mén)，很多部門(mén)在工業(yè)機(jī)器人研究方面的發(fā)展進(jìn)程都十分緩慢，致使我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平稍顯落后。我國(guó)所需的先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人，仍然要依賴國(guó)外進(jìn)口，這就極大提高了工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際成本，使許多企業(yè)根本無(wú)力承受，而在缺乏經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)需求的條件下，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)進(jìn)展也十分緩慢。第二，我國(guó)缺乏能夠大規(guī)模制造生產(chǎn)機(jī)器人的廠商，無(wú)法為機(jī)器人生產(chǎn)提供一條成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，使得我國(guó)制造的機(jī)器人在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)地位，第三，從我國(guó)基本國(guó)情來(lái)看，我國(guó)人口眾多，待業(yè)人口也始終居高不下，尤其是一些農(nóng)民工、普通工人只能在工廠中從事一些體力勞作，一旦企業(yè)大量引入工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行施工作業(yè)，勢(shì)必會(huì)造成大量的失業(yè)人口，影響社會(huì)安定有序發(fā)展。

4 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

結(jié)合我國(guó)工業(yè)機(jī)器人存在的問(wèn)題，未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展必須要注重以下幾方面：第一，國(guó)家應(yīng)大力發(fā)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)，給予更多的政策與經(jīng)濟(jì)扶持，從國(guó)外引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)與人才，進(jìn)而促進(jìn)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的良好發(fā)展。第二，實(shí)行批量生產(chǎn)，以滿足多運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人、關(guān)聯(lián)機(jī)器人、移動(dòng)機(jī)器人的本體需要，使國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人在焊接、搬運(yùn)、噴涂、加工等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化集成應(yīng)用。第三，進(jìn)一步強(qiáng)化智能自動(dòng)化工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)研發(fā)工作，使工業(yè)機(jī)器人能夠更好地滿足個(gè)性化制造需求，使機(jī)器人更好地完成動(dòng)態(tài)復(fù)雜作業(yè)命令。

在機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)將解決社會(huì)及產(chǎn)業(yè)問(wèn)題作為側(cè)重點(diǎn)，使機(jī)器人技術(shù)更好地服務(wù)于民生、民計(jì)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)涉及眾多學(xué)科知識(shí)，要想提升工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平，還應(yīng)提高相關(guān)學(xué)科技術(shù)知識(shí)水平。未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾方面：第一，智能化發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向是智能化，而要想實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的智能化，要從兩個(gè)層次深入研究，一方面應(yīng)加強(qiáng)機(jī)器人模擬人類智能行為的程度，從而使不確定的、非線性的復(fù)雜自動(dòng)化問(wèn)題得到有效解決。另一方面，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)器人的智能化研究，盡可能使機(jī)器人具備與人類類似的邏輯推理能力，提高其解決問(wèn)題的能力。第二，多機(jī)協(xié)調(diào)化發(fā)展。多機(jī)協(xié)調(diào)也是智能化研究的重要分支之一，現(xiàn)如今，許多智能生產(chǎn)制造線必須由多臺(tái)機(jī)器人共同完成生產(chǎn)制造工作，這就對(duì)機(jī)器人多機(jī)協(xié)調(diào)化作業(yè)的精確度提出了更高的要求，因此，做好機(jī)器人之間的協(xié)調(diào)作業(yè)勢(shì)必是工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。第三，標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化任重道遠(yuǎn)，這始終是生產(chǎn)制造業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)。尤其是不同廠家制造出來(lái)的不同機(jī)器人，其通信、零部件很難實(shí)現(xiàn)通用互換，導(dǎo)致機(jī)器人無(wú)法實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，這不僅要解決技術(shù)層面的問(wèn)題，更需要解決企業(yè)與企業(yè)之間的相互認(rèn)同與利益關(guān)系等問(wèn)題。這項(xiàng)任務(wù)十分艱巨，但必須要逐步規(guī)范。第四，微型化發(fā)展。作為21世紀(jì)最高端的技術(shù)，未來(lái)的研究目標(biāo)是研制出更小的微型機(jī)器人，如：直徑在幾百微米或更小的微型機(jī)器人。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域也向著更深程度發(fā)展，成為了十分重要的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，并影響著整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展。現(xiàn)如今，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在人們的生產(chǎn)、生活中發(fā)揮著重要的作用，筆者闡述了工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其在各領(lǐng)域中的應(yīng)用與未來(lái)發(fā)展，在21世紀(jì)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展前景是十分樂(lè)觀的，工作人員應(yīng)投入更大的精力對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究，使其得到更為廣闊的發(fā)展空間。

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The application and future development of industrial robot technology

CAO Ke-gang

(Heilongjiang Agricultural Engineering Vocational College, Harbin 150088, China)

Combing with the research experience and related literature, the meaning, development reason, composing structure and technical features of industrial robot were discussed, the application and future development of industrial robot were expounded, which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-applied field.

Industrial robot; Robot technology; Application development

2016-10-22

曹克剛(1983-)，男，碩士，講師。

TP242

A

1674-8646(2017)02-0026-02