工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

李鍶　祝新洋　周洪波

摘要：工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代社會(huì)生活生產(chǎn)的中堅(jiān)力量，相比普通的工業(yè)機(jī)械，工業(yè)機(jī)器人通過融合計(jì)算機(jī)、傳感器，通過電子和集成電路傳輸數(shù)據(jù)，輔以現(xiàn)代成熟的算法進(jìn)行控制，將人工智能+機(jī)械的模式推行得更加先進(jìn)智能。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;人工智能;自動(dòng)化;數(shù)字化;現(xiàn)代生產(chǎn)

引言

如今的工業(yè)機(jī)器人相比人工，在生產(chǎn)的效率和質(zhì)量上有大幅度的提高，降低了生產(chǎn)成本，尤其是在某些高危工作中，以工業(yè)機(jī)器人代替人工，對(duì)于保障現(xiàn)代工人的人生安全具有極重要的意義。

1 世界工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人于1962年的美國(guó)誕生，自此“工業(yè)機(jī)器人”的理念開始傳播，之后隨著各“工業(yè)機(jī)器人”產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以美國(guó)為核心，包括歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在內(nèi)，都開始進(jìn)行了大規(guī)模的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化。再之后，隨著工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，產(chǎn)業(yè)構(gòu)成也形成了相對(duì)固定的上游、中游、下游發(fā)展格局。

在上游方面，主要是關(guān)鍵的核心部件，比如減速器，這些核心技術(shù)具有很強(qiáng)的技術(shù)壁壘，因此主要被發(fā)達(dá)國(guó)家掌握和封鎖。在中游方面，主要是本體及集成技術(shù)，這些技術(shù)的技術(shù)水平相對(duì)較低，除了歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，在亞洲，拉美地區(qū)等發(fā)展中國(guó)家也有一定的分布。至于下游技術(shù)，則主要是工業(yè)機(jī)器人的二次開發(fā)及周邊產(chǎn)品和服務(wù)，這主要分布在市場(chǎng)需求量較大的地區(qū)，比如我國(guó)就是以工業(yè)機(jī)器人的下游為主的主要分布國(guó)家。

2 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展以下游產(chǎn)業(yè)為起點(diǎn)，依托強(qiáng)大的市場(chǎng)需求，不斷引進(jìn)和開發(fā)適合自我產(chǎn)業(yè)需求的工業(yè)機(jī)器人。我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展特點(diǎn)是，起步晚但是發(fā)展迅速。

如今，我國(guó)已經(jīng)具備能力生產(chǎn)自己的工業(yè)機(jī)器人，隨著從下游向上游的挺進(jìn)，在減速器、伺服器、控制器三個(gè)關(guān)鍵部件的研發(fā)上有了深一步的進(jìn)展，現(xiàn)在的國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)上，如新松機(jī)器人自動(dòng)化有限公司、哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化股份有限公司和南京埃斯頓自動(dòng)化有限公司等一系列新興國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人企業(yè)也逐漸出現(xiàn)，相比西方和日本的產(chǎn)品，我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人上的核心產(chǎn)品也達(dá)到了較高的層次，不過其中的差距依舊存在，特別是在減速器方面，因?yàn)樵牧系牧觿?shì)導(dǎo)致在該方面的差距依然較大。

3 世界工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展總趨勢(shì)

在長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)際生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人以高度的自動(dòng)化水平，高品質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量、高效的產(chǎn)能以及在生產(chǎn)條件的優(yōu)化方面都已經(jīng)證明了工業(yè)機(jī)器人的先進(jìn)性，在未來，工業(yè)機(jī)器人必然會(huì)更加熱門和普及，整體來看，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)有如下幾點(diǎn)。

3.1智能化和自動(dòng)化

讓工業(yè)機(jī)器人擁有更高的“智商”，讓其能適應(yīng)更多的生產(chǎn)環(huán)境，提升其在不同環(huán)境中的穩(wěn)定性，這是推廣普及工業(yè)機(jī)器人的必然選擇。比如富士康的機(jī)械裝備水平雖然較高，但是工業(yè)生產(chǎn)的模式十分單一，很多時(shí)候都需要人工輔助機(jī)械的方式才能進(jìn)行生產(chǎn)。因此打造工業(yè)機(jī)器人，一定要突出“人”的特點(diǎn)，通過機(jī)械結(jié)構(gòu)的模塊化構(gòu)造，讓機(jī)器人能具備一定的自我分析和診斷能力，防止意外事故帶來的工業(yè)機(jī)器人的大面積癱瘓和出錯(cuò)的問題，提高工業(yè)機(jī)器人的逆境保護(hù)能力，這樣才能體現(xiàn)出工業(yè)機(jī)器人的可靠性。這也是工業(yè)機(jī)器人進(jìn)軍市場(chǎng)的主要優(yōu)勢(shì)所在。

3.2仿生

仿生是現(xiàn)代系統(tǒng)智能化的重要方向，由于現(xiàn)代生活生產(chǎn)的主體必然是人，因此，仿生中的一個(gè)重要方向就是以人為主體進(jìn)行“仿人”，在實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)上，主要通過兩點(diǎn)，首先是需要通過植入各種高精尖傳感器，比如光學(xué)傳感器和力學(xué)傳感器，讓機(jī)器人具備最基本的視覺、聲覺、觸覺端口，然后就要致力于開發(fā)處理這些數(shù)據(jù)的軟件系統(tǒng)，讓工業(yè)機(jī)器人能在各種環(huán)境下仿照人的正產(chǎn)反應(yīng)做出相似的處理方式，相比無方向的開發(fā)，以人為參照進(jìn)行仿生，將會(huì)是未來工業(yè)機(jī)器人的主要研發(fā)方向，當(dāng)然仿照其他動(dòng)物研發(fā)工業(yè)機(jī)器人也會(huì)是一個(gè)持久的話題。

3.3標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化

在未來，隨著工業(yè)機(jī)器人的更加推廣和普及，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍更廣，工作量更大，其維修需求也極具增加。因此，為了降低未來工業(yè)機(jī)器人的維修成本，需要對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，這就好比現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)USB接口，無論機(jī)械內(nèi)部如何分化和復(fù)雜，最終都需要進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)輸出和輸入。這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人同樣重要，打造一套或幾套有限的維護(hù)設(shè)備和方法，可以對(duì)市場(chǎng)上絕大部分工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行維護(hù)，這就需要工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行系統(tǒng)化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)。

3.4人性化

人性化是人們?cè)诮佑|各種產(chǎn)品的統(tǒng)一要求，這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人同樣重要，人性化設(shè)計(jì)讓使用者能在短時(shí)間內(nèi)掌握機(jī)器的使用方法，這是引進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)需求方降低企業(yè)自身的生產(chǎn)成本的考量重點(diǎn)。在未來，更人性化設(shè)計(jì)的工業(yè)機(jī)器人的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)將會(huì)更明顯。

3.5學(xué)習(xí)能力

學(xué)習(xí)能力是最頂尖的工業(yè)機(jī)器人需要掌握的能力，在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展到一定高度時(shí)，建立工業(yè)機(jī)器人自我的學(xué)習(xí)能力，可以有效降低后期研發(fā)中的人工投入。在工業(yè)機(jī)器人具備高度的學(xué)習(xí)能力后，工業(yè)機(jī)器人本身從被動(dòng)學(xué)習(xí)開始向主動(dòng)學(xué)習(xí)方向轉(zhuǎn)變，像是自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、人性化等方面都可通過機(jī)器人的自我優(yōu)化進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，從而大大降低后續(xù)的維護(hù)成本。

3.6平民化

工業(yè)機(jī)器人最終將會(huì)服務(wù)于工業(yè)，因此平民化必然是工業(yè)機(jī)器人的重要考量因素，這才能讓普通的企業(yè)具備大面積大規(guī)模裝備工業(yè)機(jī)器人的可能性。在工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)升級(jí)階段時(shí)，要充分考慮升級(jí)后的工業(yè)機(jī)器人帶來的效益是否能讓企業(yè)產(chǎn)生更高的利潤(rùn)。

4 我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)在遵循世界工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展總趨勢(shì)上，還根據(jù)我國(guó)社會(huì)和國(guó)情的獨(dú)有特點(diǎn)，走出了一些符合社會(huì)主義道路的獨(dú)立趨勢(shì)。

4.1依托市場(chǎng)率先發(fā)展產(chǎn)業(yè)工業(yè)機(jī)器人

想比發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)在研發(fā)方面已經(jīng)明顯落后，如果僅僅只做研發(fā)，需要極大的投入，這對(duì)于我國(guó)企業(yè)和政府而言都是一個(gè)很大的負(fù)擔(dān)，因此，依托我國(guó)龐大的市場(chǎng)需求，立足于熱門產(chǎn)業(yè)開始進(jìn)行優(yōu)化和研發(fā)具有很好的操作性，比如汽車產(chǎn)業(yè)、基建和軍工。

汽車產(chǎn)業(yè)大量應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人于其生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，從毛坯的鍛壓制造、機(jī)械零部件加工、熱處理、焊接、噴漆、裝配、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娑纪ㄟ^工業(yè)機(jī)器人完成。因此以汽車產(chǎn)業(yè)的工業(yè)機(jī)器人為基本模型，通過不斷設(shè)計(jì)優(yōu)化，開始向其他產(chǎn)業(yè)推廣，是我國(guó)當(dāng)下工業(yè)機(jī)器人發(fā)展建設(shè)的重要方向，這也是我國(guó)未來工業(yè)機(jī)器人推廣普及的重要方式，如今，在對(duì)市場(chǎng)的深入認(rèn)識(shí)下，這已經(jīng)成為了我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展升級(jí)的重要趨勢(shì)。

另外，在軍工和基建方面，也同樣立足于當(dāng)下我國(guó)發(fā)展的大力需求，打造出了屬于自己的工業(yè)機(jī)器人，同樣以這些工業(yè)機(jī)器人為原型進(jìn)行推廣升級(jí)，是我國(guó)獨(dú)有的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展升級(jí)道路。

4.2依托國(guó)家政策支持，重點(diǎn)突破工業(yè)機(jī)器人核心技術(shù)

充分發(fā)揮社會(huì)主義獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，利用政府強(qiáng)大的中堅(jiān)調(diào)控力量進(jìn)行重點(diǎn)突破，是我國(guó)追趕西方常用的彎道超車方法，在這方面，我國(guó)政府有關(guān)部門一直致力于對(duì)工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的調(diào)查研究，在此基礎(chǔ)上，制定了一系列的切實(shí)可行的利好于工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的傾斜政策。像是在稅收、投資和貸款方面都提供了較大的優(yōu)惠，對(duì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)行了切實(shí)可見的扶持措施。頒布一系列的條例條令有效保證該領(lǐng)域的研發(fā)人員的人生安全和社會(huì)權(quán)益，解決研發(fā)人員的后顧之憂。

5 結(jié)束語

雖然我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)起步發(fā)展較晚，但在我們的不斷努力下取得一些成果，在某些方面由于沒有系統(tǒng)的構(gòu)建和研發(fā)，這些成果顯得十分松散，很難形成一套完善獨(dú)立的生產(chǎn)建設(shè)體系，因此我國(guó)至今未能形成有氣候有影響的工業(yè)機(jī)器人研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)。雖然陸續(xù)成立了一些普通工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)，但是產(chǎn)品在市場(chǎng)上顯然無法和成熟的發(fā)達(dá)國(guó)家的普通工業(yè)機(jī)器人形成競(jìng)爭(zhēng)，所以我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)研發(fā)道路還有很長(zhǎng)的路要走，尤其是方向問題上，走什么道路，如何建立自己的發(fā)展模式，都值得商榷。

參考文獻(xiàn)

[1]朱齊丹.具有非驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年.

[2]王麗慧.水下船體表面清刷機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2017年.

基金項(xiàng)目

湖南省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度課題（ND208072） 應(yīng)用型本科院校機(jī)械類專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)“三維生態(tài)體系”研究。

作者簡(jiǎn)介

李鍶，1963.3，湖南臨湘市，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)電一體化。