工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

王曉兵

（長安福特汽車有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

1 工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

工業(yè)機器人的發(fā)展主要包括以下階段：①第一階段主要是示教再現(xiàn)型機器人，該機器人主要是由示教器和控制器實現(xiàn)控制，按照預(yù)先設(shè)定的動作，機器人可以對記錄信息進行反復(fù)執(zhí)行，廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造業(yè)當中；②第二階段主要是感知型機器人，該類型機器人具備力覺和視覺感知功能，能夠全面反饋和調(diào)整外界信息，現(xiàn)階段已經(jīng)發(fā)展到工業(yè)實際應(yīng)用當中；③第三階段主要是智能型機器人，該類機器人能夠根據(jù)外部環(huán)境的變化情況對外部環(huán)境實現(xiàn)感知和理解。當前智能化機器人還處于研究開發(fā)階段，因此，工業(yè)上大多使用的機器人是示教再現(xiàn)型機器人和感知型機器人。

最早出現(xiàn)工業(yè)機器人的國家是美國，其在20世紀60年代就研究開發(fā)了首臺工業(yè)機器人，在經(jīng)過長時間的試驗和研究，美國已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)工業(yè)機器人技術(shù)最先進的國家。在20世紀80年代左右日本也開始研究和應(yīng)用工業(yè)機器人，比如對機器人的技術(shù)研發(fā)和試驗，全民提升了機器人機械電子一體化以及微電子技術(shù)，成為工業(yè)機器人研發(fā)強國。

隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，也逐漸出現(xiàn)了較多先進的工業(yè)機器人，盡管我國工業(yè)機器人的保有量已經(jīng)達到世界范圍的25%，并在研究試驗工業(yè)機器人技術(shù)方面也出現(xiàn)了較多的成果，然而，現(xiàn)有的工業(yè)機器人的某些部件還需要引進國外企業(yè)的技術(shù)設(shè)備，比如實時控制系統(tǒng)、高精度伺服馬達以及減速機等。所以，我國在工業(yè)機器人的技術(shù)研究方面還需要投入大量精力。

2 工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展主要包括以下幾個階段：①維修技術(shù)人員利用對故障機器人運行狀態(tài)的觀察，檢測溫度、運行軌跡、振動和噪聲等參數(shù)的變化情況，將以上參數(shù)與正常運行狀態(tài)參數(shù)進行對比分析，結(jié)合維修技術(shù)人員的工作經(jīng)驗判斷故障；②工業(yè)機器人故障診斷和本地狀態(tài)監(jiān)測模式，利用錯誤代碼可以顯示機器人存在的各項安全故障，維修人員可以按照故障信息判斷和診斷故障，該種故障處理方式已經(jīng)在整個行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用；③網(wǎng)絡(luò)故障診斷和遠程實時監(jiān)控模式，該種診斷技術(shù)還處于研究開發(fā)階段。

現(xiàn)階段，外國某家企業(yè)研究開發(fā)了遠程服務(wù)平臺，通過該平臺能夠給予客戶故障診斷工業(yè)機器人，全面進行故障診斷和遠程監(jiān)控等。將機器人的故障信息安裝在客戶專用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相當中，這樣就能夠?qū)C器人可能存在的故障進行預(yù)判，給予客戶相應(yīng)的故障維修技術(shù)。

與該企業(yè)的故障檢測方案不同，日本某企業(yè)研究開發(fā)的工業(yè)機器人自身就具備故障診斷和原程監(jiān)控功能，并且不需要額外增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備支持遠程服務(wù)系統(tǒng)?？梢允褂迷械膇p有線網(wǎng)絡(luò)與客戶現(xiàn)場的機器人進行遠程溝通遠程診斷其故障，還能夠幫助故障維修技術(shù)人員進行診斷和處理現(xiàn)場故障?，F(xiàn)階段，我國大多數(shù)工業(yè)機器人生產(chǎn)廠家都不具備故障診斷和遠程監(jiān)控功能，因此，需要依靠機器人的報警機制實現(xiàn)故障診斷，監(jiān)控機器人的運行狀態(tài)。主要是利用顯示器將各種錯誤代碼顯示在液晶屏上，故障維修人員在獲得錯誤代碼之后能夠?qū)收线M行處理和診斷。但是按照實際應(yīng)用可以看出，在大部分狀態(tài)下，錯誤代碼無法精準地發(fā)現(xiàn)故障問題，并且不能準確定位故障點，因此，需要工程技術(shù)人員分析和維修故障現(xiàn)場。所以，我國工業(yè)機器人遠程故障診斷技術(shù)還具有較大的發(fā)展空間。

3 工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢

3.1 故障診斷技術(shù)遠程化和智能化

工業(yè)機器人所實現(xiàn)的遠程診斷故障技術(shù)，主要是結(jié)合了傳感器技術(shù)、故障診斷技術(shù)、視覺技術(shù)、專家系統(tǒng)以及計算機技術(shù)等，有效聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實時監(jiān)控計算機運行狀態(tài)，并實行網(wǎng)絡(luò)化跟蹤機制。及時診斷和維修機器人運行故障，還能夠在機器人運行條件下共享狀態(tài)數(shù)據(jù)、分析方法、故障信息以及診斷知識等。在工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)基礎(chǔ)之上應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以有效縮短故障間隔時間，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，全面提升企業(yè)生產(chǎn)效率，因此，工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)將逐漸向物聯(lián)網(wǎng)方向發(fā)展。

3.2 故障診斷技術(shù)多源信息融合化

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，尤其體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信號監(jiān)測處理技術(shù)以及電子技術(shù)等方面。在分析傳感器信息時可以應(yīng)用計算機技術(shù)，全面實現(xiàn)綜合處理和自動分析效果，為最終決策提供重要依據(jù)。多源信息融合技術(shù)故障診斷方式主要是對工業(yè)機器人的運行狀態(tài)信息進行實時監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容主要包括機械輸出功率、溫度、異常聲音、轉(zhuǎn)數(shù)、振動、壓力以及輸出扭矩等，結(jié)合計算機技術(shù)可以對以上各個監(jiān)控指標的數(shù)據(jù)信息進行融合，還能夠避免傳感器信息之間的矛盾和冗余，全面減少各項不確定影響因素，準確判斷故障問題出現(xiàn)的原因。以上所述在未來的工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)當中需要進行全面研究開發(fā)。

3.3 多種故障診斷方法集成

現(xiàn)階段，工業(yè)機器人所使用的故障診斷方法主要是故障模型診斷技術(shù)、信號處理診斷技術(shù)、遺傳算法診斷技術(shù)、粗糙集診斷技術(shù)、故障樹診斷技術(shù)，除了以上診斷方法之外，還包括模糊集診斷和專家系統(tǒng)診斷。以上各個診斷方法都存在優(yōu)勢與不足，某些方法只能夠應(yīng)用在特定場景當中，無法對其他場景表現(xiàn)出較高的應(yīng)用效果。所以，在實際診斷期間，工業(yè)機器人需要有效結(jié)合各種方式的優(yōu)勢，實現(xiàn)多樣化的故障診斷，全面促進優(yōu)勢互補，加強診斷實效性，這樣才能從根本上滿足各項需求，并成為工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)的未來研究方向。

4 結(jié)束語

綜上所述，在分析和研究工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)時，最重要的是全面加強故障診斷準確性，能夠及時排除故障，確保工業(yè)機器人運行穩(wěn)定性和安全性。隨著現(xiàn)階段工業(yè)機器人性能不斷優(yōu)化，具備多種功能，能夠廣泛應(yīng)用在各個行業(yè)領(lǐng)域當中，逐漸提升了機械結(jié)構(gòu)精密度，這樣也就導致控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸呈現(xiàn)復(fù)雜化，也相應(yīng)提高了工業(yè)機器人的故障診斷技術(shù)要求。盡管機器人領(lǐng)域?qū)＜乙呀?jīng)提升了對工業(yè)機器人的研究、開發(fā)力度，并且在此基礎(chǔ)之上提出了多樣化的故障診斷方法，然而，卻沒有完善和創(chuàng)新機器人故障診斷技術(shù)，還需要深入分析工程應(yīng)用問題，并提出針對性的解決措施。

［1］ 鮑敏，鮑婕，喬陽.工業(yè)機器人虛擬仿真實訓中心建設(shè)研究［J］.職業(yè)技術(shù)，2017，16（08）.

［2］ 曾祥丹.工業(yè)機器人故障診斷技術(shù)的發(fā)展趨勢［J］.科技風，2017（08）.