工業(yè)機器人研發(fā)中電子信息技術的嵌入

趙長勤

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著信息技術的蓬勃發(fā)展，全球制造業(yè)的變革越來越深。如今，我國正處于科學技術飛速發(fā)展的階段，各種各樣的新型工業(yè)機器人不斷地出現(xiàn)在我們的視野之中，并且廣泛地應用在各個工業(yè)領域中。因此，我國的工業(yè)生產(chǎn)效率得到了顯著的提高，工人的工作量也得到有效的降低，從而減少安全事故的發(fā)生，工業(yè)機器人為我們的生活帶來極大的便利，在工業(yè)領域也取得巨大的成功。而目前也有愈來愈多的技術與之融合，電子信息技術就是其中一種，兩者相輔相成，促進彼此之間的發(fā)展。據(jù)此，以電子信息技術在工業(yè)機器人中的技術嵌入為主要的討論點，探討兩者是如何有效融合的。

[關? ? 鍵? ?詞]? 工業(yè)機器人;電子信息技術;聯(lián)網(wǎng)

[中圖分類號]? TP242.2? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）47-0164-02

目前，我國正處于轉型階段的關鍵時期，我國的傳統(tǒng)制造業(yè)面臨著智能制造的轉型，我國的工業(yè)機器人不斷地朝著高精度以及高智能化的方向發(fā)展，所以為了滿足社會的需要，加快工業(yè)機器人的技術研發(fā)是重要的、關鍵的，也是必然的。在“中國制造2025”“智能制造”這樣的背景下，工業(yè)機器人必然會在我們的社會以及經(jīng)濟的發(fā)展中發(fā)揮重要作用，他們將會被廣泛地應用于汽車制造、機械加工、電子電氣、物流搬運等領域之中。如今，在餐飲服務、醫(yī)療衛(wèi)生以及工業(yè)生產(chǎn)等行業(yè)都在逐步運用機器人技術。該技術不但便捷人們的生活，而且在一定程度上促進生產(chǎn)。但是，機器人的研發(fā)仍然處于初級階段。近些年來，隨著信息技術的嵌入，機器人研發(fā)技術也得到較快的發(fā)展。

一、工業(yè)機器人

（一）概念

工業(yè)機器人是一種機械裝置，主要用于人類的生產(chǎn)、生活以及學習的過程中，是科技獲得不斷進步的重要標志，分為半自主以及全自主兩種類型，主要的控制系統(tǒng)由計算機來實現(xiàn)。為了滿足人們的各種需求而誕生的工業(yè)機器人，會按照預先的輸入編排程序，然后根據(jù)一定的程序來完成相應的工作指令。

其主要的特點有：可實現(xiàn)電腦編程、擬人化程度高、真實性強、通用性高、可以和各個學科實現(xiàn)交叉，因此其交叉范圍廣泛。

（二）發(fā)展現(xiàn)狀

隨著工業(yè)4.0的到來，機器人的價值也越來越高，同時也越來越受到全球的認可。工業(yè)機器人的安裝以及使用，帶動了各個領域生產(chǎn)效率的大幅度增長。一方面機器人的主要應用領域是制造業(yè)，同時智能制造的主力軍也會隨著4.0的到來成為工業(yè)機器人。因此，我們可以看到大多數(shù)產(chǎn)業(yè)都有工業(yè)機器人的身影，如汽車產(chǎn)業(yè)、電子制造產(chǎn)業(yè)等，它逐漸成為工業(yè)制造的主流。從另一方面來講，Google等互聯(lián)網(wǎng)公司已經(jīng)開始涉獵機器人的產(chǎn)業(yè)，他們力圖使兩者融合，這就為機器人的產(chǎn)業(yè)環(huán)境變化提供了一個良好的契機，同時也促進這一行業(yè)發(fā)生巨變，而這些變化都會使工業(yè)機器人逐漸向大數(shù)據(jù)自律化以及網(wǎng)絡化的方向轉變。

盡管如此，我國和其他國家相比仍然存在差距。日本的機器人在生產(chǎn)以及應用上都處于遙遙領先的位置，他們始終保持著“機器人大國”的地位，日本的機器人零部件生產(chǎn)占據(jù)90%的市場份額。而中國的工業(yè)機器人主要應用于汽車以及電子信息行業(yè)，用于更多的大規(guī)模生產(chǎn)線之中，這與日本存在明顯的差別。因此，在未來，我們需要將機器人更多地應用于“三品”產(chǎn)業(yè)之中，更加廣泛地應用于各種服務領域、各種中小企業(yè)中。未來工業(yè)機器人的發(fā)展方向應當是研發(fā)更小的、應用更加廣泛的機器人，這就需要我們根據(jù)實際的市場需求，進行靈活的變化，而電子信息技術就是它的技術支撐。

二、電子信息技術

（一）概念

電子信息技術簡單來說是一種現(xiàn)代化的技術，它利用計算機等現(xiàn)代化的技術進行相應的數(shù)字信息分析以及信息處理。主要目的在于獲取信息、處理信息，最后以這些處理好的信息為基礎，設計以及開發(fā)系列的電子設備和信息系統(tǒng)，是一種強有力的學科工具。

（二）發(fā)展現(xiàn)狀

在新一代電子信息技術的發(fā)展背景下，開始不斷衍生出移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)計算、云計算、工業(yè)可編程控制器等，這些技術推動了工業(yè)機器人的創(chuàng)新和發(fā)展，同時也推動了制造業(yè)生產(chǎn)方式的改變和發(fā)展。隨著工業(yè)4.0的到來，制造業(yè)將會向智能化轉型，而信息化技術也會得到進一步提升。李毅中就提出了要推進互聯(lián)網(wǎng)+信息化的時代，促進兩者與工業(yè)的深度融合。他提出培育智能制造應當有五個關鍵點。其中一個重要的關鍵點就是要把電子信息化技術深度嵌入各種工業(yè)產(chǎn)品之中，切實提高產(chǎn)品的質量、功能以及附加值，而工業(yè)機器人也是工業(yè)化的產(chǎn)品之一。我國目前的自給率比較低，僅有百分之二十。因此，為了提高我國的自給率，需要特別加強我國的薄弱環(huán)節(jié)，比如零部件、元器件以及關鍵材料的質量的自給率。

黨的十六大已經(jīng)明確提出，我國要實現(xiàn)新興的工業(yè)化，要以信息化帶動工業(yè)化，以工業(yè)化促進信息化，因此，兩者的融合是必然的趨勢。

三、工業(yè)機器人研發(fā)中電子信息技術的應用

（一）在驅動方式上

現(xiàn)如今，我們正處于信息化以及機器化的大變革之中，為了提高我國在國際中的競爭地位，我們需要對工業(yè)機器人進行創(chuàng)新和升級。在20世紀70年代的時候，工業(yè)機器人走向了一個新的階段，這與電子信息技術的發(fā)展密切相關。世界上第一臺全電動的工業(yè)機器人誕生，這臺工業(yè)機器人將電子信息技術以及機器人智能技術進行了綜合利用，因此，它也成為工業(yè)機器人走向智能化發(fā)展的重要標志。

全自動的工業(yè)機器人更加具有優(yōu)勢，主要原因在于，它所采用的是電動機化的驅動方式，而非液壓的驅動方式。所以從某種程度上來講，它的響應度、精度以及靈活性都比液壓驅動的機器人更強。因此，在工業(yè)化快速發(fā)展的今天，在電子信息技術的促進下，全電動的工業(yè)機器憑借其電動化的驅動方式取代了過去的液壓驅動方式，逐漸融入工程的生產(chǎn)之中，并且成為工業(yè)領域的主流。如今，驅動方式也在不斷發(fā)生著改變，不斷創(chuàng)新。傳統(tǒng)的直流伺服驅動方式已經(jīng)被交流伺服方式取代，并且直線電動機等新型的驅動方式也在不同的領域得到了長足的發(fā)展。

（二）在信息的處理上

對于工業(yè)機器人來說，工作質量在很大程度上都受運動方式的影響。而機器人運動主要是通過各個關節(jié)驅動電動機動力來實現(xiàn)的，因此，就需要保證機器人內(nèi)部有高度精確的計算能力，否則無法完成各種復雜的動作。總之，只有機器人的控制器需要進行大量的計算，我們才能保證對機器人的每個關節(jié)的驅動器發(fā)出正確的指令，從而使機器人完成相應的動作以及任務。

盡管對計算有極高的要求，但隨著電子信息技術的融入，這一問題得到有效的解決。當這一技術融入工業(yè)機器人之后，其中的CPU計算能力以及控制性在某方面都得到有效的提高。而高性能的機器人甚至可以控制20個及以上的關節(jié)，這為機器人完成更加復雜的工作提供了重要條件。也就是說，電子信息技術的發(fā)展不僅進一步提高了工業(yè)機器人本身的性能，同時也將它的應用范圍擴大了。如今，通過網(wǎng)絡我們就可以實現(xiàn)多臺機器人信息共享和聯(lián)動，這對我國的工業(yè)智能化的進一步提高有著重要作用。

（三）在設計過程上

在機器人的設計過程中，最基本的步驟是基于數(shù)據(jù)的基本要求進行數(shù)據(jù)分析，從而設計出機器人的基本框架。然而由于機器人對數(shù)據(jù)精確的要求，普通的人工計算是無法滿足的。因此，電子信息技術本身的計算系統(tǒng)為工業(yè)機器人的設計提供了重要基礎，將這一技術本身的大數(shù)據(jù)核算能力嵌入工業(yè)機器人的基本設計框架之中，一方面不僅提高了其計算能力，同時改善了他們的設計環(huán)節(jié)，從而減少機器人設計失敗的幾率;另一方面這一技術也為工業(yè)機器人多樣性的設計增加無限的可能性，機器人的外形以及功能將會得到大幅度的提高。

（四）在控制系統(tǒng)上

如果把機器人比作人類，那么它的“人腦”就是其控制系統(tǒng)。在我們的日常生活中，我們的大腦會幫助我們進行各種決策，我們身體內(nèi)外部感受到的各種信號，都會通過我們的大腦，做出適當?shù)姆磻６鴻C器人的控制系統(tǒng)也和人腦一樣，它可以控制機器人身體的各個關節(jié)以及支配它的各種行動。對工業(yè)機器人來說，獨立完成一定的操作、焊接以及安裝任務是必要的。所以在這一過程中，機器人支配自身動作的程度就可以體現(xiàn)出控制系統(tǒng)的重要性。

比如嘉騰機器人生產(chǎn)的AGV。嘉騰機器人AGV提高倉庫的自動化效率，為傳統(tǒng)制造業(yè)和物流業(yè)注入“智能+”的基因。以小螞蟻AGV為例，它小小的個子卻能輕松舉起超過500公斤重的貨物，還能實現(xiàn)上千臺機器24小時同步不間斷開工。并且“所有的搬運工作都可以通過AGV解決。其次，“手”和“腳”并用協(xié)同推動傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級的場景越來越普遍。在順德一家家電企業(yè)的生產(chǎn)線上，伊雪松機器人的機械臂把物料放到嘉騰機器人AGV上，AGV又將其運送到下一條生產(chǎn)線，實現(xiàn)了無縫對接。

而在信息化技術的背景下，工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)已經(jīng)得到了各種發(fā)展，經(jīng)過我們的不斷研發(fā)與努力，目前的控制系統(tǒng)多種多樣、形式不一。而多樣的控制系統(tǒng)就為轉化不同的工作模式提供良好的契機，它可以根據(jù)不同的系統(tǒng)進行系統(tǒng)的設定和轉化。比如，計算機的控制系統(tǒng)可以幫助其轉化到數(shù)據(jù)計算的模式。這些系統(tǒng)不僅使機器人的生產(chǎn)方式豐富化，同時也促進了工業(yè)機器人生產(chǎn)的分工，從而實現(xiàn)了生產(chǎn)效率的提高，為工業(yè)制造業(yè)帶來更多的經(jīng)濟效益和競爭力。

（五）在機器人傳感上

目前，我們看到的機器人對外部情況的感應以及控制技術都達到了一定的水平，但是在其發(fā)展的初期，僅僅具備檢測自身位置、角度以及速度的功能，那時還沒有辦法很好地控制以及命令。因此，在沒有電子信息技術的引入下，它的感應以及控制技術都比較薄弱。而如今，隨著信息技術以及傳感技術的不斷嵌入，機器人的外部傳感器引進了信息化的數(shù)據(jù)分析，同時也將智能化感應和控制技術融入進去，這就為工業(yè)機器人的發(fā)展創(chuàng)新提供了重要的技術應用。所以，工業(yè)機器人感應周圍環(huán)境能力增強、掌控能力的提高都要歸功于電子信息化技術的嵌入，沒有這一技術，它依然停滯不前?？傊鼛椭I(yè)機器人沖破了在不同工作領域的技術壁壘，為工業(yè)機器人的廣泛應用掃清了障礙，使其智能化程度得到了有效的提高。

總的來說，時代是在不斷進步與發(fā)展的，不管是電子技術的飛速發(fā)展，還是工業(yè)機器人的蓬勃發(fā)展，不可否認的是它們已經(jīng)逐漸走進我們的生活之中，并且逐漸成為一個無法替代的部分，它們在我們的生活中扮演著重要的角色。同時，借助機器人的應用，物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術被嵌入工業(yè)生產(chǎn)中。

參考文獻：

[1]王立忠.工業(yè)機器人在機械制造領域的發(fā)展探索[J].內(nèi)燃機與配件，2020（7）：244-245.

[2]張艷玲.工業(yè)機器人技術在自動化控制領域的實踐[J].科學咨詢（科技·管理），2019（12）：89.

[3]馬飛，焦銳麗，李閣.智能制造背景下工業(yè)機器人新技術的應用與發(fā)展現(xiàn)狀[J].湖北農(nóng)機化，2020（4）：64.

[4]崖海嬌.淺析計算機+電子信息技術在人工智能中的應用：以智能機器人為例[J].中外企業(yè)家，2020（5）：161.

◎編輯 鄭曉燕