工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用

陳輝

摘要：應(yīng)對(duì)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，立足我國轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式實(shí)際需要，圍繞創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型以及先進(jìn)制造、高端裝備等重點(diǎn)領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在其中發(fā)揮了不可替代的作用。本文以工業(yè)機(jī)器人為關(guān)注點(diǎn)，介紹了國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的歷史，分析了工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;發(fā)展歷史;應(yīng)用分析

引言

以“智能工廠、智能制造”為主導(dǎo)的第四次工業(yè)革命，將會(huì)推動(dòng)制造業(yè)由集中式控制向分散式增強(qiáng)型控制的基本模式轉(zhuǎn)變，目標(biāo)建立一個(gè)高度靈活的個(gè)性化和數(shù)字化的產(chǎn)品與服務(wù)的生產(chǎn)模式，工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化技術(shù)的集大成者，是工業(yè)變革的重要基礎(chǔ)設(shè)施。面對(duì)新的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、智能轉(zhuǎn)型的發(fā)展戰(zhàn)略，探尋符合我國智能化信息化的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展道路。同時(shí)，應(yīng)對(duì)我國人口老齡化程度日益加深，適齡工業(yè)勞動(dòng)者比例日益下降，也必然推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展。當(dāng)前，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在長期探索過程之后也迎來了技術(shù)的飛速發(fā)展，國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的性能也越來越強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域也更加多元化，整個(gè)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)也逐漸成熟和完善。

一、工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷史

1.國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史

像大多數(shù)智能工業(yè)設(shè)備一樣，工業(yè)機(jī)器人的早期發(fā)源地也在美國。由于技術(shù)優(yōu)勢(shì)，美國最早于1962年生產(chǎn)了工業(yè)機(jī)器人。經(jīng)過多年的發(fā)展，美國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)變得越來越成熟，在全球工業(yè)機(jī)器人制造中占有舉足輕重的地位，并擁有我國工業(yè)機(jī)器人的主要供應(yīng)商和優(yōu)良的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)基地。

除美國（工業(yè)機(jī)器人的起源）外，德國在先進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)中也占有重要地位。除了自己的工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)基地外，德國政府還為工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)和生產(chǎn)提供了大量支持和資金，這使德國工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展，并很快發(fā)展成為工業(yè)機(jī)器人重要生產(chǎn)地。

2.國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史

由于歷史和社會(huì)條件，國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展相對(duì)較晚，在上世紀(jì)70年代才開始發(fā)展。最初，它主要由專門的專業(yè)研究技術(shù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)的，但是發(fā)展非常緩慢，隨著信息時(shí)代和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟起來。盡管目前我國的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)仍然正處于快速轉(zhuǎn)型升級(jí)階段，但潛在的應(yīng)用市場(chǎng)很大，因此研發(fā)的動(dòng)力充足，許多生產(chǎn)線工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用為我們奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，加上國家對(duì)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的人才培養(yǎng)的支持，今后工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展將會(huì)更加的迅速和成熟，進(jìn)而推動(dòng)其它產(chǎn)業(yè)的變革與社會(huì)的發(fā)展。

二、工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)

1.一體化發(fā)展趨勢(shì)

一體化生產(chǎn)是當(dāng)前用于工業(yè)機(jī)器人的最新生產(chǎn)技術(shù)，它大大優(yōu)化了每個(gè)成品生產(chǎn)線的環(huán)節(jié)，減少了不必要的生產(chǎn)步驟，極大地提高了整個(gè)生產(chǎn)線的效率，增加了許多工業(yè)機(jī)器人的成品產(chǎn)量，并在此生產(chǎn)過程中有效節(jié)省了大量人力資源，它可說是對(duì)生態(tài)環(huán)境和自然資源的一種自然變相式的保護(hù)。

2.精細(xì)化發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)是一種新型技術(shù)，將成為未來的主要生產(chǎn)方法之一，它不僅可以直接完成許多人類無法直接完成的許多制造任務(wù)，在現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)生產(chǎn)中，數(shù)字和工業(yè)自動(dòng)化兩種操作管理模式仍然是必不可少的，工業(yè)機(jī)器人制造技術(shù)正在朝著進(jìn)步的各個(gè)方向快速發(fā)展。

3.多領(lǐng)域發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)不針對(duì)特定行業(yè)或特定領(lǐng)域，隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)效率將逐步提高，除了基本的工業(yè)制造之外，工業(yè)機(jī)器人還將應(yīng)用于社會(huì)的許多領(lǐng)域，它將應(yīng)用于醫(yī)療和運(yùn)輸?shù)仍S多領(lǐng)域，隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI人工智能以及大數(shù)據(jù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)更加智能化、多樣化在各個(gè)領(lǐng)域和行業(yè)的發(fā)展應(yīng)用。

三、工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用分析

1.減速器

我國在減速器領(lǐng)域進(jìn)行了相關(guān)研究和分析，在諧波減速器領(lǐng)域取得了突破，并找到了相應(yīng)的替代方法，但在實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在一定差異。在進(jìn)口貨物中，減速器技術(shù)主要包括以下三個(gè)方面：①材料控制技術(shù)。減速器在確保減速器的精準(zhǔn)運(yùn)行中起著重要作用，并具有一定的強(qiáng)度和相對(duì)耐磨性，使其成為減速器的重要組成部分。因此，制造高質(zhì)量的減速器，材料是最重要的部分，材料元件的控制技術(shù)和加工生產(chǎn)技術(shù)是減速器生產(chǎn)的重要內(nèi)容。②部件的加工。根據(jù)減速器本身的尺寸，還必須相應(yīng)地更換專用軸承，這對(duì)特殊軸承的精度提出了很高的要求，必須避免軸承的反沖，并且必須掌握生產(chǎn)中的特殊加工技能，加工過程中，提高專用軸承的精度。③精密部件的裝配。工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)過程中通常需要大幅減速，這是對(duì)減速機(jī)精度和強(qiáng)度的極高測(cè)試，在組裝零件的過程中，需要掌握氣密的組裝技巧，以提高精度，否則可能會(huì)發(fā)生一些小錯(cuò)誤導(dǎo)致不可逆轉(zhuǎn)的后果。

2.伺服驅(qū)動(dòng)器

控制器具工業(yè)機(jī)器人的主要控制工具之一是控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，由于控制工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行控制過程中往往需要極高的精度，因此對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)器的要求越來越嚴(yán)格，相關(guān)技術(shù)也進(jìn)入了生產(chǎn)過程，因此只有進(jìn)口才能維持工業(yè)機(jī)器人的穩(wěn)定性。①控制快速響應(yīng)。工業(yè)機(jī)器人在工作過程中具有很高的速度，它們大多采用三環(huán)控制方法，即電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)專用轉(zhuǎn)矩電機(jī)系統(tǒng)需要對(duì)轉(zhuǎn)矩軸的變化情況做出高速自動(dòng)響應(yīng)，因此快速自動(dòng)響應(yīng)轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)技術(shù)已發(fā)展成為必須充分掌握的一種技術(shù)控制方法。②完成在線服務(wù)參數(shù)值的整體設(shè)定。在線電機(jī)參數(shù)自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)是基于現(xiàn)代電機(jī)工業(yè)驅(qū)動(dòng)技術(shù)不斷提出的新技術(shù)要求，大多數(shù)大型伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器都必須具有此類的功能。工業(yè)機(jī)器人可以在生產(chǎn)過程中使用在線參數(shù)調(diào)整來優(yōu)化自己的算法，自動(dòng)做出決策，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)調(diào)整。

3.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)

操作系統(tǒng)問題是目前工業(yè)運(yùn)用機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備設(shè)計(jì)開發(fā)中最難以和解決的一個(gè)問題，由于許多工業(yè)機(jī)器人本身具有運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)控制特性，因此通常系統(tǒng)要具有很高的運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)操作性能。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際工作中都使用控制卡，如果以操作系統(tǒng)作為輔助設(shè)備，則可以有效地提高工業(yè)機(jī)器人本身的控制精度，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其它工業(yè)機(jī)器通常使用伺服控制，軟件本身的環(huán)境可以實(shí)現(xiàn)精確控制，但是對(duì)于通用系統(tǒng)而言，工業(yè)機(jī)器人無法充分滿足其要求，并且其位置也無法滿足機(jī)器人自身的控制要求，因此需要工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行更新和改進(jìn)。

結(jié)束語

縱觀我國工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展研究歷史，我們國家雖然技術(shù)起步較慢，但是由于擁有諸多技術(shù)和產(chǎn)業(yè)政策上的巨大支持，所以還一直保持著樂觀的發(fā)展態(tài)度，減速器、伺服驅(qū)動(dòng)器和動(dòng)力控制系統(tǒng)將一直是我國工業(yè)機(jī)器人未來技術(shù)發(fā)展的主要研究方向，我們國家應(yīng)當(dāng)針對(duì)我們現(xiàn)有的不足，進(jìn)行更加深入性的研究，最終努力推動(dòng)未來工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展。

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