我国工业机器人的现状及发展趋势

文/方大卫

1 工业机器人技术特点

（1）工业的技术先进性主要体现在高智能化、高精度以及灵活性较高的软件应用开发中，在操作的时候需要对生产过程进行测试，并且对其进行优化、控制以及管理等多项操作，最终在减少消耗资源以及控制成本的基础上，降低对环境的污染，同时也能达到提升产品质量以及增加产量的目的。这整个过程就是机器人产业发展中“最高工业水平”的体现。

（2）包含在机器人产业中的成套的自动化设备中，技术升级的部分都需要具备精细加工、精密制造以及柔性生产等相应的基础性技术特征。继计算机和动力机械之后，在这些技术特征中又出现了树状的结构，主要是对人类的智力以及体力的不断深化改造。新一代的生产工具是新时代历史环境下生产技能自动化、生产工具数字化以及生产服务智能化的主要条件。

（3）成套自动化设备以及工业机器人广泛应用在生产工作中。并且可以将其用在安装、制造、物流以及检测等各个生产环节中，在汽车的配件领域，轨道交通发展领域、工程机械制造领域、军事制造业领域以及电力和lC设备领域等众多行业中得到了广泛的应用。

（4）技术覆盖领域非常全面：自动化集成技术以及工业机器人包含了多个行业的理论性知识，并且以此为支撑，这些知识不仅涵盖了工业和机械类的理论知识，同时还包括工业机器人的机器人仿真技术以及动力学和机器人数控知识，具有较强的技术理论综合性，在开展生产工作的过程中，能够得到简单物体以及环境的信息，通过使用计算机能够详细分析和处理工作过程中的数据，使其满足一定的标准要求之后，机器就能够自主停止反应控制，从而实现自主控制的效果。在经历了一系列的发展之后，机器人就会具备多种人体感官功能，甚至是能够开展复杂的辨别、决策以及逻辑思维工作，和第五代计算机之间有着密切的关系。

2 我国工业机器人技术发展现状

工业机器人技术在科学技术不断发展的过程中，其在生产以及生活中的作用非常关键。和西方的发达国家相比较而言，我国的工业机器人技术起步相对较晚，从20世纪70年代引入了工业机器人之后，我国的工业机器人经历了3个发展阶段。

（1）工业机器人发展初期。因实施了改革开放政策，我国也开始关注西方发达国家在工业机器人方面的发展潜力，政府也加大了对工业机器人的重视力度，同时出台了对应的政策来支持工业机器人的发展。

（2）工业机器人创新期。首先了解到汽车是工业机器人技术的优势，工业机器人在汽车生产过程中发挥着非常关键的作用。七个五年计划中，相关研究院开始注重工业机器人技术的研发，同时在控制系统以及机器手的设计方面取得了一定的成效。除此之外，很多技术的出现使工业机器人进入到了小规模的生产阶段，但是，因技术还不成熟，并没有在大范围得以生产运用。

（3）工业机器人实用期。在该阶段，工业机器人投入到了各个行业中，以此来不断提升工业的生产效率。知道20世纪末，我国开始大量投入物力、财力以及人力研发工业机器人技术，并且得到了快速的发展。最近这些年，工业机器人已经逐渐趋于成熟，各个行业对于工业机器人的使用更加广泛，但是仍然停留在工业机器人的实用阶段。如今所研究出的焊接机器人对于工程以及汽车都有非常重要的意义。除此之外，工业机器人也逐渐进入到了商业中，给工业机器人技术的产业化发展奠定了坚实的基础。

3 我国工业机器人核心技术

3.1 工业机器人灵巧操作技术

在制造业中，工业机器人的使用比较广泛，需要对人体手臂的灵巧操作进行模仿。工业机器人的手臂具有高精度感知的特点，通过创新传感器以及独立的关节，能够与人手的灵巧度基本一致。工业机器人的灵巧操作技术，借助于驱动结构以及机械装置的优化，通过对二者进行优化，能够达到有效提升机器人操作可重复性以及准确度的目的。此外，要想充分发挥出工业机器人的灵巧操作技术，就需要做好材料的选择工作。例如，在选择驱动机的结构材料的时候，要注重驱动及的安全性，然而，新结构材料的选择，能够达到提升机器人以及负载自重比例的作用。

3.2 工业机器人自主导航技术

就搬运机器而言，在有人以及静止障碍物的状态下，能够完成自主导航，在装配线上顺利实施搬运工作，这是工业机器人必须要克服的技术难题之一。因此，实现工业机器人的自主导航，能过有效提升工业生产效率。无人驾驶汽车与工业机器人自主导航的原理一致，在感受到障碍物的时候，就需要及时规避，并且在建筑区域中，能够自主完成倒车入库，面对紧急的情况，还能能够做到及时停止操作。

3.3 工业机器人环境感知和传感技术

在研发工业机器人技术的时候，应该不断提升环境的传感能力以及感知能力，在不确定的状况下完成自动化操作。首先，工业机器人能够感知到环境设备的实际进展，并且能够对零部件的生产状况进行检测，在此过程中，非入侵性的生物感知器是需要克服的难题。除此之外，在未来还会出现更多的小批量工业生产机器人，由于在这整个过程中，还会出现其他的生产者，因此，应该在动态环境下使工业机器人完成非结构性的感知，其中，3D环境感知技术是需要克服的难题。

3.4 工业机器人人机交互技术

工业机器人的智能化发展，工业机器人实现人机交互是开展智能化管理工作的基础。在运用人机交互技术之前，多物理效应人机交互装置是需要克服的难题。在人与机器人的和谐工作的过程中，首先需要有效确保人和机器人的安全，其次，应该积极应对多元化处理操作以及环境方面的适应性问题。开展人机交互工作的过程中，安全问题是关键，需要按照用户的实际需求设计出个性化的机器人，确保人机交互过程中语言以及手势处于自然状态。

4 工业机器人的前景展望

通过分析工业机器人的发展前景可以看出，工业机器人具有广延性的特点。随着时间的延长，工业机器人产品的开放体现出了逐渐上涨的趋势，并且逐年增加。按照联合国最新发布出的可调空间数据表明，世界上机器人产业一直都维持在15%左右，通过分析目前机器人市场的发展局面可以看出，这种事态是一种良性的增长趋势。相关专家经过预测发现，在21世纪初期，机器人工业在10年的发展过程中，包含了世界的各个领域。辅助机器人的数量超出了一百万，其发展特点主要体现在以下方面：

4.1 智能化程度更高

和今天的机器人工业相比较而言，未来一段时间机器人的最关键特点是智能化的程度更高。随着人工神经网络技术、计算机技术、模糊控制激素以及专家系统技术的不断发展，在提升机器人工业知识的学习能力以及应用知识解决问题能力方面将会有明显的提升。与此同时，该项技术的革新还会带来力觉、视觉以及感觉等感官功能的提升，使机器人能够更好地感知环境的变化，这种感知能力可以使其快速出现条件反射，从而具有更加高效的自主适应能力，甚至是能够基本上实现与人一样的工作状态。

4.2 一体化联系更紧密

很多工业机器人的机身用到的都是细长竹轴向式腕关节或者是杠杆臂结构，并且按照联合机制、减速机、电机、编码器以及其他的各个部分，能够有效结合这几项技术，最终使机器人的所有管、电力以及线都处于不暴露的状态中，呈现出一个防爆、防尘并且密封的一体化机身。

4.3 应用更加广泛

通过分析实际的基础可以得知，工业机器人的使用范围仅仅是在工业生产领域中，更多趋向于服务领域。在社会的不同领域都能够看到服务型机器人逐渐在占据我们的生活空间，很多服务型领域中的机器人能够取代人力工作。相关研究数据显示，未来社会中所涉及到的家庭类的“个人机器人”会受到大力推广，人们的生活也会因为受到机器人的影响而变得更好。

5 结语

总而言之，我国应该不断加大该方面的人才培养力度，并且要立足于我国的实际情况，制定出对应的机器人发展战略。我国工业机器人的发展需要和经济战略以及现代化的信息技术有效结合起来，并且立足于时代的发展需要，特别是要朝着智能化的发展方向前进，在研究工作的过程中，不能一直借鉴西方发达国家的制造经验，同时还需要加大对核心技术的研究力度，坚持创新精神。