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

季文超

（長春理工大學光電信息學院，吉林 長春 130000）

0 引言

科學技術(shù)的持續(xù)性發(fā)展，設(shè)備控制的方式不斷改變，自動化控制技術(shù)在實踐應(yīng)用中的價值越發(fā)突出，不僅控制效果較好，控制功能也非常理想。工業(yè)機器人技術(shù)在實踐應(yīng)用中的需求量不斷提高，不斷的改進和優(yōu)化工業(yè)領(lǐng)域的工業(yè)機器人技術(shù)水平顯得越發(fā)重要。對此，探討我國工業(yè)機器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略具備實際意義。

1 國內(nèi)工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

我國工業(yè)機器人正處于一個快速、穩(wěn)定發(fā)展階段，具備許多的支撐性因素，例如政策紅利、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級等剛性需求的釋放為工業(yè)機器人的發(fā)展提供了許多的空間。制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)展屬于推動我國高端制造設(shè)備創(chuàng)新的關(guān)鍵，同時也是促使制造業(yè)從大到強的一種轉(zhuǎn)型發(fā)展環(huán)節(jié)。以往我國的制造業(yè)發(fā)展特征主要是以低價勞動力、資源破壞以及環(huán)境粗放式模式為主，想要更好的向著環(huán)境友好、高效率高附加值、精細化的發(fā)展就必須突出工業(yè)機器人的應(yīng)用按機制。工業(yè)機器人屬于我國高端設(shè)備的基礎(chǔ)性設(shè)備，屬于我國“十二五”發(fā)展過程中重要設(shè)備，同時也是其他站類型新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性設(shè)備[1]。

一直以來我國因為人口眾多導(dǎo)致勞動力相對較低并且生產(chǎn)技術(shù)水平相對落后，這也間接制約了工業(yè)機器人的應(yīng)用。但是，伴隨著工業(yè)機器人的價格不斷下降以及性能指標持續(xù)提升，人工成本的提升以及工作環(huán)境的改善、市場競爭力的提升，促使企業(yè)需要承擔的壓力不斷增多。工業(yè)機器人和配套的自動化設(shè)備屬于一種高興產(chǎn)業(yè)，其對于未來生產(chǎn)以及社會發(fā)展具備非常顯著的影響力[2]。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國工業(yè)機器人數(shù)量正處于一個飛速增長階段，目前涉及到的工業(yè)機器人意境有注塑、噴涂、焊接、裝配、沖壓以及搬運等不同類型。國內(nèi)在工業(yè)機器人的研發(fā)方面也獲得了許多的突破成就。

2 工業(yè)機器人的關(guān)鍵核心技術(shù)

我國工業(yè)機器人雖然在部分關(guān)鍵性技術(shù)方面仍然有待改進和突破，但是整體來看核心技術(shù)方面的突破效果并不理想，尤其是在制造工藝以及整套裝備方面，缺少高精度、高速高效率減速器以及伺服電動機等方面的部件研發(fā)技術(shù)[3]。目前，工業(yè)機器人的核心關(guān)鍵技術(shù)主要在于以下幾個方面：①靈巧操作技術(shù)。工業(yè)機器人的機械臂與手在制造業(yè)中需要模仿人的手進行靈巧性的操作，在感知的同時以高精度方式進行運行操作，并完成各種加工制造任務(wù)；②自主導(dǎo)航技術(shù)。工業(yè)機器人中的自主導(dǎo)航技術(shù)具備比較廣泛的應(yīng)用價值，其主要是通過靜態(tài)障礙物、車輛行人等非結(jié)構(gòu)性環(huán)境中實現(xiàn)自我導(dǎo)航，對于裝配生產(chǎn)方面，涉及到原材料的裝卸處理進行搬運和原材料到成品高效率傳輸?shù)墓I(yè)機器人；③環(huán)境感知和傳感技術(shù)。工業(yè)機器人需要具備較強的感知能力，借助高精度觸覺、力覺傳感器、圖像解析算法等技術(shù)措施，借助高精度傳感器實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中不確定性因素的控制。

3 我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略

工業(yè)機器人屬于高端制造產(chǎn)業(yè)設(shè)備，其只有在規(guī)模達到一定程度后才可以體現(xiàn)重大收益特征，同時和我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)性能力有著密切關(guān)聯(lián)性，需要長期性的培育，培育的任務(wù)不僅在于設(shè)備本身的技術(shù)研究，還涉及到系統(tǒng)集成商、整機制造商、零部件的配套商等多方面。工業(yè)機器人的集成化工藝、應(yīng)用成本以及零部件一直屬于影響與制約工業(yè)機器人發(fā)展的關(guān)鍵。目前來看，想要持續(xù)性的推動工業(yè)機器人持續(xù)發(fā)展，就必須從不同角度上做好產(chǎn)業(yè)化的生產(chǎn)研究。

3.1 規(guī)模化市場應(yīng)用

工業(yè)機器人屬于一種智能化設(shè)備，只有在結(jié)合具體的應(yīng)用需求、使用對象與環(huán)境以及工藝的基礎(chǔ)上才能夠更好的發(fā)揮工業(yè)機器人的應(yīng)用價值[4]。工業(yè)機器人的應(yīng)用工程應(yīng)當保持先行性原則，尤其是在打磨、焊接、搬運、噴涂以及裝配等方面需要和周邊工作站中涉及到的加裝、傳輸、檢測、操作對象等緊密結(jié)合起來。工業(yè)機器人單一性運行僅為機器人自動化工程的20%～30%。對此，企業(yè)方面的首要要求便是自動化的效率，其中涉及到無故障運行時間以及投入產(chǎn)出比，之后才是工業(yè)機器人的型號與性能的考慮。

工業(yè)機器人應(yīng)當堅持工藝的優(yōu)先性選擇，工業(yè)機器人在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面應(yīng)當保持合理的產(chǎn)出比控制，需要高度重視行業(yè)領(lǐng)域方向方面的選擇，需要大力推行與發(fā)展行業(yè)的應(yīng)用集成商原則。在市場需求驅(qū)動方面需要高度重視機器人的發(fā)展動力特征。伴隨著人口紅利方面的特征，需要注重工業(yè)機器人的集成商應(yīng)用，需要注重市場需求，基于招工難、成本高、繁重與單調(diào)工種等特征，需要明確一個工業(yè)機器人的應(yīng)用平衡點，促使整體收益以及工業(yè)機器人的利用經(jīng)濟效益、社會效益保持最大化原則[5]。

3.2 主機成本和可靠性分析

在產(chǎn)業(yè)鏈方面應(yīng)當保持長鏈與高投入特征，并借助長期性的發(fā)展構(gòu)建可信品牌，從而讓客戶保持高信任度。借助構(gòu)建工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)鏈上下游方式，可以最大程度的降低機器人和配套設(shè)備的陳不跟問題，可以實現(xiàn)拐點加速到達，這也是推動工業(yè)機器人持續(xù)發(fā)展以及確保市場呈井噴式發(fā)展的有效途徑。工業(yè)機器人的可靠性以及材料選擇與優(yōu)化、核心部件、加工制造、工藝處理以及集成調(diào)試等因素對于整個工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具備顯著影響力。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，當前國產(chǎn)的工業(yè)機器人在可靠性方面相對比較差，容易出現(xiàn)故障問題，例如高速轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)精度、接口插件以及開關(guān)頻繁操作等方面的故障問題[6]。在國外這一方面相對較高，平均無故障運行時間可以達到5萬小時，單臺工業(yè)機器人的工作時間在8內(nèi)機器人失效率為0.2×10-4。對此，在今后還需要進一步提高關(guān)于工業(yè)機器人的可靠性研究，為工業(yè)生產(chǎn)提供持續(xù)、穩(wěn)定支持。

3.3 注重核心零部件生產(chǎn)

工業(yè)機器人的核心零部件主要涉及到了高精度的減速器、伺服電動機以及驅(qū)動器、控制器，針對整個工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)而言，上述這一些核心零部件也是決定設(shè)備運行效益的關(guān)鍵，同時帶有通用性以及模塊化的構(gòu)成特征。我國的工業(yè)機器人關(guān)鍵設(shè)備普遍是以進口方式獲取，特別是在高精度減速器方面，國內(nèi)外的技術(shù)差異非常明顯，這促使我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)缺少成熟性，形成較大的競爭壓力。在工業(yè)機器人的許多技術(shù)方面我國仍然是停留在仿制層面上，創(chuàng)新能力相對較差，導(dǎo)致我國工業(yè)機器人的發(fā)展受阻[7]。對此，需要高度重視核心部件的生產(chǎn)，以高精度的減速器為例，需要注重減速器精度的研究以及在不同工況環(huán)境下的影響因素分析與控制研究，提高整個工業(yè)機器人的綜合運行效益。

3.4 商務(wù)與技術(shù)的協(xié)同化創(chuàng)新

在工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展過程中，技術(shù)和商業(yè)的協(xié)同化創(chuàng)新屬于工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展關(guān)鍵性路徑。對此，相關(guān)企業(yè)需要注重品牌效應(yīng)的影響力，借助工業(yè)機器人的產(chǎn)品價值展現(xiàn)方式，持續(xù)性的提升產(chǎn)品的可靠性從而獲得用戶的信任。在技術(shù)方面需要保持創(chuàng)新性思路，借助新材料的應(yīng)用提升工業(yè)機器人的自重比以及荷載能力，借助仿生靈巧手的設(shè)計方式創(chuàng)新操作靈活度，借助自主導(dǎo)航技術(shù)措施可以更好的突破自主導(dǎo)航約束問題，借助視覺誤差的補償以及新結(jié)構(gòu)實現(xiàn)制造精密度的優(yōu)化，借助人機交互技術(shù)方式可以更好的展現(xiàn)工業(yè)機器人的示教特征，實現(xiàn)剛度柔性關(guān)節(jié)控制的改進，提升整個工業(yè)機器人操作可靠性。在工業(yè)機器人的租聘、保險等方面也是創(chuàng)新的關(guān)鍵，借助商業(yè)模式的不斷優(yōu)化更好的推動工業(yè)機器人實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，我國的持續(xù)性發(fā)展正處于一個工業(yè)化的階段，帶有智能、自動、綠色、網(wǎng)絡(luò)以及信息化等多種發(fā)展趨勢。工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域中具備較高的應(yīng)用價值，能夠推動工業(yè)生產(chǎn)向著更高效率、更高質(zhì)量的方向發(fā)展。今后，需要進一步提高關(guān)于工業(yè)機器人的技術(shù)研究，推動工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平不斷創(chuàng)新，從而為我國工業(yè)經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。