我國工業(yè)機器人現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

摘? 要：筆者在本篇文章中，就我國新時代下機器人相關(guān)領(lǐng)域的科研工作，以及目前我國機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進(jìn)行了一定的分析研究。本文結(jié)合我國機器人工業(yè)中所涉及的人機交互、操作技術(shù)，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、環(huán)境感知等技術(shù)型理論問題進(jìn)行簡要的分析。在我國新時代的歷史要求下，為我國的機器人產(chǎn)業(yè)提出自己的思考和改革新建議，對國內(nèi)外機器人研究做出精準(zhǔn)的定位研究，筆者將會根據(jù)研究數(shù)據(jù)，為我國機器人強國的戰(zhàn)略思想開辟出新的改革道路。

關(guān)鍵詞：機器人;工業(yè)機器人;人機交互;工業(yè)自動化

中圖分類號：TP242.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）09-0148-03

0? 引? 言

工業(yè)機器人是一種能夠適應(yīng)于工業(yè)生產(chǎn)活動的機器，在操作工業(yè)生產(chǎn)活動的過程之中，它能夠?qū)崿F(xiàn)某種程度上的半自主或者是全自主。并且根據(jù)程序設(shè)定，機器人能夠適應(yīng)不同的工作生產(chǎn)環(huán)境。例如，適用于家庭日用的家政類機器人——我們常見的洗衣機，洗碗機等，適用于工廠生產(chǎn)操作的車間機床等自動化機器等。

1? 國內(nèi)外機器人工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r

20世紀(jì)六十年代至今，機器人經(jīng)過了五十多年的發(fā)展，機器人工業(yè)已經(jīng)擁有接近一百二十美元的世界規(guī)模，核算下來每年約均銷售機器14萬至16萬臺，裝機容量保持在每年至少120萬套，最多達(dá)到150萬套，數(shù)據(jù)在此范圍之間浮動。作為先進(jìn)制造設(shè)備的不可分割的重要部分，工業(yè)機器人有其獨有的高附加產(chǎn)品價值和廣泛的應(yīng)用范圍，在我國的信息化社會的發(fā)展過程中，先進(jìn)制造技術(shù)是促進(jìn)其發(fā)展的一個重要的支持。這對于未來我國的工業(yè)生產(chǎn)活動和新時代下的社會發(fā)展來說是重要的技術(shù)支撐。同時，對我國加強軍事國防具有重要意義，工業(yè)機器人預(yù)計將在未來成為在汽車、飛機、計算機之后的新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

在當(dāng)代全球化的經(jīng)濟(jì)大環(huán)境之下，世界各國都把機器人技術(shù)的突破和機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為推動自己國家科技發(fā)展的重要策略。美國、日本、歐洲等都對機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展投入了大量的關(guān)注，人力和物力的雙重投資是機器人工業(yè)的發(fā)展越來越好的最好證明，各個國家對自己國家的科技發(fā)展表現(xiàn)出高度重視，它們紛紛將機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展作為國家的重要扶持保護(hù)項目，是當(dāng)代的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，因地制宜地為其自身制定了各自國家機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃[1]。

最新的研究數(shù)據(jù)表明：在美國，他們的機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起步較早，其發(fā)展理念主要是圍繞相關(guān)機器人的核心技術(shù)最終實現(xiàn)工業(yè)化。在2013年3月，美國提出“機器人發(fā)展路線圖”，將征服周圍的機器人工業(yè)，利用核心技術(shù)的發(fā)展制造出具有強大適應(yīng)性并可重構(gòu)裝配的機器人技術(shù)。高仿真度的靈敏操作、非結(jié)構(gòu)化環(huán)境感知、基于三維模型的集成和供應(yīng)鏈設(shè)計、教育培訓(xùn)、自主導(dǎo)航，以及諸如人的健康安全領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。在東方國家之中，日本一直是東亞國家之中擁有領(lǐng)先科學(xué)技術(shù)的國家，他們將工業(yè)機器人技術(shù)納入國家發(fā)展規(guī)劃和重大項目。更值得稱贊的是，日本在技術(shù)和市場規(guī)模上都堪稱“機器人之國”。日本同美國一樣，他們也為自己的發(fā)展設(shè)計出一套機器人路線圖，主要內(nèi)容涉及三個方面，一是“新世紀(jì)工業(yè)機器人”理念，二是“服務(wù)機器人”理念，三是“特殊機器人”理念，從中可知，重要的技術(shù)和機器人的性能是機器人工業(yè)發(fā)展的技術(shù)指標(biāo)。并且提出機器人工業(yè)的朝陽市場，即早期市場主要是創(chuàng)建和擴(kuò)大市場，那么原先企業(yè)的機器人開發(fā)時間長、成本高等弊端將得到明顯的改善。

把視線聚焦到歐洲國家，歐洲也有屬于它們的發(fā)展計劃——第七研發(fā)框架計劃。歐盟國家在2007-2013年間對于機器人產(chǎn)業(yè)的研究上總共投入約6億歐元的研究經(jīng)費，并且計劃在未來七年間耗費約140億歐元的研究經(jīng)費。除此之外，歐盟還對2002年至2020年十八年間歐洲機器人研究和應(yīng)用的路線圖做出仔細(xì)研究。

在我國新的歷史環(huán)境之下，各類產(chǎn)業(yè)競相發(fā)展，帶來的是我國勞動力的成本隨著社會的進(jìn)步正向發(fā)展，成本逐年提高。社會發(fā)展到一定的階段所必然經(jīng)歷這樣的一個過程，即我們將不可抗地迎接我國的老齡化社會的到來，這就意味著能夠進(jìn)行傳統(tǒng)加工制造業(yè)的一線技術(shù)類工人的數(shù)量將會呈反向趨勢發(fā)展，即逐年遞減。勞動力的喪失伴隨著勞動成本的增加，我國的社會服務(wù)成本將會不斷增加，中國對工業(yè)機器人和自動化加工設(shè)備的需求也會呈正向增加趨勢。隨著國際制造業(yè)環(huán)境的改變，各個國家之間的工業(yè)競爭也愈加激烈，柔性制造、效率提升、定制化和成本投入、全球資源的整合等關(guān)鍵要素將逐漸成為制造業(yè)競爭力的核心要素?；诖蟓h(huán)境下，我國的工業(yè)機器人市場需求是剛性的、可持續(xù)的。

2? 工業(yè)機器人技術(shù)特點

（1）具有先進(jìn)技術(shù)的工業(yè)主要具有高精度、高智能化、高靈活性的軟件應(yīng)用開發(fā)制造技術(shù)。在操作過程中要測試生產(chǎn)過程，并對其進(jìn)行控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理等多項操作，最終達(dá)到在控制成本和減少資源消耗的前提下，減少環(huán)境污染，達(dá)到增加產(chǎn)量和提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。這個過程是機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的中所體現(xiàn)的“最高工業(yè)水平”。

（2）機器人產(chǎn)業(yè)中所包含的成套自動化設(shè)備包括其技術(shù)升級的部分都必須具備精密制造、精細(xì)加工、柔性生產(chǎn)等一系列基礎(chǔ)性的技術(shù)特點。繼動力機械和計算機之后，這些技術(shù)特性又衍生出樹狀結(jié)構(gòu)，主要是對人類的體力和智力進(jìn)行不斷的改造和深化。新一代生產(chǎn)工具是新時代歷史環(huán)境下生產(chǎn)工具數(shù)字化、生產(chǎn)技能自動化、生產(chǎn)服務(wù)智能化的必然條件。

（3）工業(yè)機器人及成套自動化設(shè)備廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)過程中。可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，在汽車配件領(lǐng)域，工程機械制造領(lǐng)域、軌道交通發(fā)展領(lǐng)域、低壓電器領(lǐng)域、電力和lC設(shè)備領(lǐng)域、軍用制造業(yè)領(lǐng)域、煙草領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、制藥領(lǐng)域、采礦冶金領(lǐng)域、印刷出版領(lǐng)域等多個行業(yè)中應(yīng)用廣泛[2]。

（4）技術(shù)覆蓋領(lǐng)域全面，第一，工業(yè)機器人和自動化的集成技術(shù)中包含了多種行業(yè)的理論性知識作為其技術(shù)支撐，這些知識不僅僅包含機械和工業(yè)類的理論知識，還包含工業(yè)機器人數(shù)控知識和動力學(xué)、機器人仿真技術(shù)、激光加工理論和實操知識、模塊化編程、智能網(wǎng)絡(luò)集成知識，以及工程處理、自動化等先進(jìn)制造技術(shù)，涉及范圍廣，技術(shù)理論綜合性強，在生產(chǎn)過程之中可以獲得工作環(huán)境和簡單的物體信息，通過計算機對機器工作過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，等到達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，機器可以自主停止反應(yīng)控制，達(dá)到自主化控制。經(jīng)過一系列的發(fā)展，工業(yè)機器人具有多種人體感官的功能，甚至可以進(jìn)行復(fù)雜的邏輯思維、辨別和決策，在操作環(huán)境中獨立行動，與第五代計算機關(guān)系密切。

3? 工業(yè)機器人的前景展望

工業(yè)機器人就發(fā)展前景而言，非常具有廣延性。工業(yè)機器人的產(chǎn)品開發(fā)速度隨著時間的遞進(jìn)呈正向增長，逐年遞增。根據(jù)聯(lián)合國最新發(fā)布的新的可調(diào)空間數(shù)據(jù)顯示，世界的機器人產(chǎn)業(yè)一直維持著15%左右的增長率，就當(dāng)今世界機器人市場的發(fā)展局面來看，此種態(tài)勢表明了一種良性增長的發(fā)展。根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的專家預(yù)測，21世紀(jì)初，在機器人工業(yè)發(fā)展的10年內(nèi)。涉及世界各個領(lǐng)域。輔助機器人的數(shù)量將超過一百萬。其發(fā)展特點將呈現(xiàn)三個主要方面。

3.1? 智能化程度更高

與今天的機器人工業(yè)相比，未來機器人工業(yè)最突出的特點將是比以往擁有更高程度的智能化。隨著計算機技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專家系統(tǒng)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能工程技術(shù)等高新技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，將會提升機器人工業(yè)知識的學(xué)習(xí)能力和用知識解決問題的能力。同時這種技術(shù)革新還會帶來視覺、力覺和感覺等感官功能的提升，使得機器人具備能夠感知環(huán)境的變化的能力，這種感知能力能夠讓其更快地做出條件反射，具有較高的自主適應(yīng)性，甚至幾乎可以做到跟人一樣工作[3]。

3.2? 一體化聯(lián)系更緊密

工業(yè)機器人的機身大多使用的是杠桿臂結(jié)構(gòu)或細(xì)長竹軸向式腕關(guān)節(jié)，并結(jié)合聯(lián)合機制，以及電機、減速機、編碼器和其他部分，將這幾類技術(shù)進(jìn)行有機結(jié)合，最終機器人呈現(xiàn)出所有的電力、管、線不暴露的狀態(tài)，呈現(xiàn)出一個防塵、防爆、密封的一體化機身。

3.3? 應(yīng)用更加廣泛

立足于現(xiàn)實基礎(chǔ)，工業(yè)機器人的應(yīng)用范圍也不僅僅局限在工業(yè)生產(chǎn)的領(lǐng)域，更多地在向向服務(wù)領(lǐng)域靠攏。社會的各個領(lǐng)域，我們能看到服務(wù)型機器人正在占據(jù)我們的生活空間，服務(wù)領(lǐng)域內(nèi)大部分機器人能夠取代人力工作。我們也因為這一改變使人類進(jìn)入機器人時代。就研究數(shù)據(jù)來看，行業(yè)內(nèi)的專家做出大膽猜想，未來社會中涉及家庭類的“個人機器人”一定會被推廣和普及，我們的生活也將受到這類機器人的影響而變得更加美好舒適：例如仿生類機器人會被利用在各類服務(wù)業(yè)領(lǐng)域。這類機器人甚至?xí)涫苌鐣年P(guān)注和期待，又例如軍事類機器人也會為保護(hù)國家領(lǐng)土方面發(fā)揮重要作用。

4? 結(jié)? 論

世界機器人工業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出蓬勃態(tài)勢，機器人工業(yè)給我們的社會帶來便利的同時，我們也不能忘記其帶來的附加問題。一是環(huán)境污染問題、工業(yè)廢氣廢水的排放不可避免地污染我們的水源、耕地和大氣。這些傷害很多是不可逆轉(zhuǎn)的，環(huán)境污染必將引起我們生存質(zhì)量的下降。二是失業(yè)問題，機器有著比人工更高的工作效率，使得企業(yè)的生產(chǎn)效率大幅提升，越來越多的企業(yè)因成本問題選擇機器，人力在很大程度上被取代，低端制造業(yè)工人失業(yè)潮出現(xiàn)，大批工人失業(yè)將會帶來更大的經(jīng)濟(jì)壓力。三是資源消耗，機器人工業(yè)的發(fā)展造成各種稀缺資源的急劇減少，資源在高效率的開采下消失得越來越快，資源的利用率低下等問題都使得資源的增長速度跟不上消耗的速度等等問題，對于當(dāng)今的發(fā)展都是不容小覷的。不能僅僅只看到經(jīng)濟(jì)的增長，國力提升，生活水平的上升，而應(yīng)該貫徹我國可持續(xù)發(fā)展理念，將我國的機器人工業(yè)的發(fā)展融入進(jìn)去，走新時代可持續(xù)發(fā)展的機器人工業(yè)強國之路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王田苗，陶永.我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略 [J].機械工程學(xué)報，2014，50（9）：1-13.

[2] 陸正勇.我國工業(yè)機器人企業(yè)的機遇與挑戰(zhàn) [J].機械工程師，2013（9）：206-207.

[3] 張紅霞.國內(nèi)外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢研究 [J].電子世界，2013（12）：5+7.

作者簡介：高沖（1977.11-），男，漢族，吉林人，副教授，教師，碩士，研究方向：計算機網(wǎng)絡(luò)。