人工智能時代工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢

柴彥玲

摘 要：隨著社會的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)模式發(fā)生變化，人工智能時代勢不可擋，尤其是機(jī)器人得到更大范圍的推廣與應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人的突出優(yōu)勢是精準(zhǔn)度較高，工作效率高，能夠承受較大工作強(qiáng)度，為整個工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)量的提升以及質(zhì)量的提高創(chuàng)造更加優(yōu)質(zhì)的條件。由此可見，工業(yè)機(jī)器人已成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢與方向。文章基于行業(yè)發(fā)展，詳細(xì)闡述了工業(yè)機(jī)器人的特征，探討其未來發(fā)展趨勢與方向，以期為整個工業(yè)行業(yè)的持續(xù)性發(fā)展提供更大的技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：人工智能時代；工業(yè)機(jī)器人；趨勢

中圖分類號：TP242.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）30-0080-02

Abstract： With the rapid development of society， the continuous progress of science and technology， industrial production mode changes， the era of artificial intelligence is unstoppable， especially the robot has been more widely promoted and applied. The outstanding advantages of industrial robots are high accuracy， high work efficiency， able to withstand a greater intensity of work， for the entire industrial field of production and quality improvement to create more high-quality conditions. Thus it can be seen that industrial robot has become the trend and direction of modern industrial development. Based on the development of the industry， this paper expounds the characteristics of the industrial robot in detail， and discusses its future development trend and direction， in order to provide greater technical support for the sustainable development of the entire industrial industry.

Keywords： era of artificial intelligence； industrial robot； trend

隨著人工智能時代的到來，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)取得巨大突破，大數(shù)據(jù)技術(shù)成為核心，為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品性能的提升提供更加先進(jìn)的技術(shù)支持。在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展進(jìn)程中，其操作趨于簡易化，精準(zhǔn)度更高，能夠廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域，投入成本呈現(xiàn)不斷降低的趨勢。立足工業(yè)領(lǐng)域，機(jī)器人應(yīng)用于產(chǎn)品檢測、焊接以及搬運(yùn)等環(huán)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)強(qiáng)化對人力應(yīng)用的緩解，在優(yōu)勢上主要體現(xiàn)為較高的生產(chǎn)效率與較高品質(zhì)的操作，同時，操作持久性更加突出。

1 工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)成以及類型

從構(gòu)成上分析，工業(yè)機(jī)器人主要包含三個部分，即本體、驅(qū)動以及控制三個系統(tǒng)。從功能上分析，一種機(jī)器人的作用體現(xiàn)在對人類手、手臂的模仿。另外一種更具智能化，有效發(fā)揮仿生學(xué)的特征，能力更顯多樣化，自由度更高。在當(dāng)前的工業(yè)領(lǐng)域，之所以選擇工業(yè)機(jī)器人，主要源于其較低的單機(jī)價格，便于維修，應(yīng)用效率較高。

2 人工智能時代工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)分析

2.1 工業(yè)機(jī)器人以高精度減速機(jī)為核心構(gòu)成，涉及多種技術(shù)類型，要求較高

在工業(yè)機(jī)器人中，關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)組成為高精度減速機(jī)，涉及多種技術(shù)類型。首先，材料成型控制技術(shù)十分關(guān)鍵，尤其對減速機(jī)減速齒輪的耐磨性與剛性提出更高要求，目的是保證運(yùn)行的高精度標(biāo)準(zhǔn)。在材料構(gòu)成方面，要強(qiáng)化對金相組織、材料化學(xué)元素以及含量的科學(xué)控制。其次，加工技術(shù)不容忽視。在減速器中，非標(biāo)特殊軸承是必不可少的組成部分，結(jié)構(gòu)極具特殊性，需要減速器零件加工尺寸來確認(rèn)間隙標(biāo)準(zhǔn)，工人技術(shù)要求更高。

2.2 以電機(jī)與高精度伺服驅(qū)動器為核心，實現(xiàn)對工業(yè)機(jī)器人的全方位控制

對于工業(yè)機(jī)器人的控制，電機(jī)與高精度伺服驅(qū)動器作用突出，強(qiáng)化對控制系統(tǒng)的管理，尤其是在瞬間力、功率輸出方面面臨更高的標(biāo)準(zhǔn)。首先，快響應(yīng)伺服控制技術(shù)能實現(xiàn)對位置環(huán)、電流環(huán)以及速度的有序控制，合理運(yùn)用干擾觀測以及前饋補(bǔ)償算法。具體講，要采用指標(biāo)預(yù)測法來構(gòu)建內(nèi)部預(yù)測模型，達(dá)到閉環(huán)優(yōu)化的目的。其次，為了保證工業(yè)機(jī)器人能夠有效發(fā)揮識別功能，要依托在線參數(shù)自整定技術(shù)，強(qiáng)化轉(zhuǎn)動慣量以及PID參數(shù)的在線優(yōu)化，達(dá)到參數(shù)的精準(zhǔn)判定。另外，在線慣量辨識算法明確伺服驅(qū)動器的實際工況，強(qiáng)化參數(shù)的智能化控制，以現(xiàn)場實際為要求，合理進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。

2.3 以實時性為要求，強(qiáng)化控制操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性與精確性

在工業(yè)機(jī)器人中，運(yùn)動學(xué)控制系統(tǒng)對實時性要求較高。目前，機(jī)器人運(yùn)動控制卡以定制方式為主，同時，強(qiáng)調(diào)與操作系統(tǒng)的密切配合，強(qiáng)化數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)精確性以及穩(wěn)定性的實現(xiàn)，尤其是對于操作系統(tǒng)的消息處理機(jī)制，更要關(guān)注穩(wěn)定性與快速響應(yīng)的需要，增強(qiáng)實時性，為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化道路的發(fā)展創(chuàng)造條件。

3 結(jié)合工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實際準(zhǔn)確掌握發(fā)展趨勢與方向

3.1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展更顯系統(tǒng)性特征，整體性能增強(qiáng)，適用范圍更廣

立足新時期的發(fā)展，工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器人更顯多樣性，如焊接機(jī)器人、清潔機(jī)器人等逐漸投入使用，工程自動化程度顯著增強(qiáng)。隨著技術(shù)水平的不斷提升，機(jī)器人的造價呈現(xiàn)下降的趨勢，但是，性能卻不斷增強(qiáng)。例如，對于工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械手，其主要原理是進(jìn)行人手及手臂的模仿，實現(xiàn)靈活抓取以及搬運(yùn)的功能，滿足自動化操作的目標(biāo)?？v觀當(dāng)前，機(jī)械手應(yīng)用最為廣泛的領(lǐng)域是工業(yè)制造業(yè)、包裝業(yè)等。機(jī)械手能夠在既定的時間內(nèi)較為準(zhǔn)確與高效地完成操作動作，這也成為工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的主要方向。目前，信息技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是人工智能技術(shù)影響力不斷擴(kuò)大，加之互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展更顯系統(tǒng)性特征，強(qiáng)化在控制系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)以及維護(hù)系統(tǒng)功能的提升。同時，依托仿真模擬化程序設(shè)計，切實增強(qiáng)智能化與自動化水平，整體性能不斷提升，在應(yīng)用方面更顯可靠性，適用范圍更廣。

3.2 以工業(yè)發(fā)展需求為基礎(chǔ)，更顯生物性與仿生性特點，強(qiáng)化不良工作環(huán)境生產(chǎn)效率的提升

立足工業(yè)生產(chǎn)，很多環(huán)節(jié)與環(huán)境保護(hù)相矛盾，對從業(yè)者身心健康產(chǎn)生不利影響，有些操作人類很難完成，這也成為工業(yè)機(jī)器人得以推廣應(yīng)用的重要因素。例如，對于真空機(jī)器人，其之所以在工業(yè)中應(yīng)用，主要原因是半導(dǎo)體工業(yè)中，真空傳輸晶圓這一環(huán)節(jié)人類無法完成，而真空機(jī)器人的引進(jìn)實現(xiàn)這一問題的解決。另外，在一些惡劣環(huán)境中，如適應(yīng)無阻運(yùn)動的蛇形機(jī)器人，滿足水下作業(yè)的仿生魚機(jī)器人等，都處于不斷研發(fā)之中，備受矚目。也就是說，在工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展進(jìn)程中，更加關(guān)注其仿生性與生物性的特征，能夠有效實現(xiàn)對人類行為的模仿與替代，成為新時期工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的新動向。

3.3 基于不斷升級與更新的計算機(jī)信息技術(shù)，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)更加完善，加快統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的實現(xiàn)

在機(jī)器人內(nèi)部，核心構(gòu)成為控制系統(tǒng)，是發(fā)揮功能的重要保障，強(qiáng)化對記憶、示教、通信連接以及坐標(biāo)設(shè)置功能的支持。當(dāng)前，計算機(jī)技術(shù)不斷升級更新，為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的優(yōu)化與完善提供強(qiáng)大動力，整體控制水平顯著提升。具體講，在控制器方面，由專用封閉式發(fā)展為開放式。也就是說，計算機(jī)水平的提升使得工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)突破專供的束縛，更顯統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，網(wǎng)絡(luò)化特征明顯?；诖?，工業(yè)機(jī)器人的操作更顯便捷性，具備簡單的操作常識即可，無需投入人力物力進(jìn)行培訓(xùn)，在很短的時間內(nèi)就可以對機(jī)器人進(jìn)行模塊功能調(diào)整，在根本上使機(jī)器人的使用更加方便與快捷，維護(hù)管理工作也易于進(jìn)行。

3.4 綜合傳感器融合配置技術(shù)日趨成熟與完善，實現(xiàn)對人類思維與神經(jīng)的多功能仿生

立足信息時代，人工智能的發(fā)展勢不可擋，智能化成為工業(yè)機(jī)器人在未來的發(fā)展方向。智能化的機(jī)器人，即強(qiáng)調(diào)機(jī)器人對人類模仿的更高層次，需要具備更高層級的仿生，既要能夠模仿人類的動作行為，同時，還需要具有人類的思維與神經(jīng)?；诖耍瑐鞲衅鞒蔀橹悄芄I(yè)機(jī)器人的重要構(gòu)成部分，尤其是視覺、力覺、觸覺傳感器的出現(xiàn)，加快工業(yè)機(jī)器人智能化的發(fā)展速度。例如，對于從事電弧焊接的機(jī)器人，采用多傳感器融合配置，融電弧傳感器、視覺傳感器以及機(jī)器傳感器于一體。在視覺傳感器的支持下，機(jī)器人能夠憑借激光視覺掃描功能，獲取焊接過程中所需要的焊炬等數(shù)據(jù)信息，保證電弧焊接的精準(zhǔn)性。另外，遠(yuǎn)距離遙控機(jī)器人的出現(xiàn)代表了綜合性傳感器融合配置技術(shù)上了新的臺階。這種技術(shù)在機(jī)器人未來發(fā)展中將得到更大范圍的推廣與應(yīng)用，處于不斷完善與成熟中。

4 我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展存在的不足與凸顯的問題

首先，我國工業(yè)機(jī)器人起步較晚，發(fā)展時間較短，資金投入方面彰顯不足，在技術(shù)與經(jīng)驗方面彰顯無力性，處于不斷摸索與提升階段，研發(fā)力度亟待增強(qiáng)。其次，對于我國機(jī)器人的發(fā)展，在生產(chǎn)技術(shù)與可靠性方面相對薄弱，尤其是機(jī)器人很多關(guān)鍵部件需要進(jìn)口，生產(chǎn)成本大幅增加，機(jī)器人市場仍需不斷擴(kuò)大，尤其是過高的成本支出，使得工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)研發(fā)方面缺乏較高的積極性。再次，工業(yè)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的實現(xiàn)需要以規(guī)模優(yōu)勢為前提，但是，我國在生產(chǎn)與研發(fā)方面的投入尚未達(dá)標(biāo)，給推廣與應(yīng)用造成巨大阻力。

5 如何推動人工智能時代工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展

隨著時代的不斷進(jìn)步，智能機(jī)器人技術(shù)處于不斷創(chuàng)新升級中，因此，工業(yè)智能機(jī)器人在未來的發(fā)展要集中做好如下幾個方面的工作。首先，從理論研究方面分析，要重視加強(qiáng)指揮制造技術(shù)的探究，尤其是針對機(jī)器人中相關(guān)零部件的生產(chǎn)，要切實提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，有效應(yīng)對生產(chǎn)難題，借助新型制造技術(shù)與制造模式，縮短機(jī)器人生產(chǎn)與推廣時間。其次，要結(jié)合社會需求，合理增加智能機(jī)器人科研項目資金投入，設(shè)置專項資金，尤其是面對工業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新階段，要擴(kuò)大對機(jī)器人及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的投資量，在根本上為工業(yè)智能機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步創(chuàng)造條件。再次，立足新時期，要對工業(yè)機(jī)器人相關(guān)條例、規(guī)則等進(jìn)行完善，加快核心技術(shù)研發(fā)速度，同時，做好研發(fā)技術(shù)與成功經(jīng)驗的總結(jié)分析，推動智能機(jī)器人工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程的加快，構(gòu)建更加完善的標(biāo)準(zhǔn)體系，強(qiáng)化對人機(jī)交互準(zhǔn)則的合理優(yōu)化。

6 結(jié)束語

綜上，工業(yè)機(jī)器人是多學(xué)科相互融合與發(fā)展的產(chǎn)物，對工業(yè)行業(yè)的發(fā)展意義巨大。因此，要立足信息時代，在人工智能技術(shù)的支撐下，準(zhǔn)確掌握工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢，明確技術(shù)特征，促使工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)制造成本的不斷降低，性能逐步增強(qiáng)。同時，要重視仿生學(xué)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，強(qiáng)化控制系統(tǒng)功能的不斷升級改造，加快多傳感器融合配置技術(shù)的發(fā)展，大幅提升工業(yè)機(jī)器人的智能化水平，推動整個行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化建設(shè)，拓展機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，以便更好發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人在人工智能時代的價值。

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