淺談工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

韓博禹

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展越來越智能化，它的發(fā)展在一定程度上代表著一個(gè)國家先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展水平?；诖?，本文簡要介紹了工業(yè)機(jī)器的系統(tǒng)構(gòu)成以及工業(yè)機(jī)器人的種類，闡述了目前國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并對工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢做了分析。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；發(fā)展現(xiàn)狀；自動化技術(shù)

0 前言

工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)在一定程度上解放了勞動力，由于它可以模仿人的操作，在艱難環(huán)境下進(jìn)行各種高難度作業(yè)，并且在提高人們工作效率的同時(shí)節(jié)約了生產(chǎn)成本，所以工業(yè)機(jī)器人這種高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)得到了迅猛發(fā)展。

1 工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)構(gòu)成及分類

作為一名高中生，我曾在瀏覽網(wǎng)頁時(shí)，得知工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要由四部分組成，這四個(gè)部分分別為：人機(jī)界面、驅(qū)動器、運(yùn)動控制器以及機(jī)械本體，且這四部分的功能存在著緊密的聯(lián)系。操作人員在人機(jī)界面向機(jī)器人下達(dá)相應(yīng)的指令，指令傳遞到運(yùn)動控制器部分時(shí)，運(yùn)動控制器便控制機(jī)械本體按照指令工作，與此同時(shí)，驅(qū)動器為工業(yè)機(jī)器人的各組成部分提供動力，由此順利完成操控人員發(fā)送的指令。工業(yè)機(jī)器人種類繁多，劃分工業(yè)機(jī)器人種類的方法通常有三種，一種是按照工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展對機(jī)器人種類進(jìn)行劃分，一種是根據(jù)不同的動力來源對機(jī)器人種類進(jìn)行劃分，最后的一種劃分方法是基于機(jī)器人的承載能力進(jìn)行的劃分。其中，按照機(jī)器人承載能力的不同，可以將工業(yè)機(jī)器人劃分為五種：承載能力大于1t的超大型工業(yè)機(jī)器人、承載能力為100kg～1t的大型工業(yè)機(jī)器人、承載能力為10～100kg的中型機(jī)器人、承載能力為0.1～10kg的小型機(jī)器人以及承載能力小于0.1kg的超小型機(jī)器人，在使用工業(yè)機(jī)器人作業(yè)時(shí)，可以根據(jù)需要選擇合適的機(jī)器人類型完成工作。

2 國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

1954年，美國的喬治·迪沃生產(chǎn)了世界上首臺工業(yè)機(jī)器人，它被用來移動物體，該機(jī)器人在當(dāng)時(shí)被稱作可編程移機(jī)。20世紀(jì)80年代末，美國政府出臺了一系列研發(fā)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)政策，加大對于機(jī)器人研發(fā)制造的資金投入，鼓勵(lì)發(fā)展工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的日趨成熟，美國研造出的工業(yè)機(jī)器人功能愈發(fā)強(qiáng)大，搶占了世界工業(yè)機(jī)器人的市場，美國成為世界著名的機(jī)器人王國?？茖W(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化以及智能化程度不斷提高，工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量和銷量逐年攀升，工業(yè)機(jī)器人的使用方向逐漸拓展到非制造業(yè)領(lǐng)域，如采礦、建筑以及救援領(lǐng)域等等。截止到現(xiàn)在，國際知名的工業(yè)機(jī)器人公司除了日本的安川、OTC、FANUC機(jī)器人生產(chǎn)公司外，還有德國的KUKA、CLOOS，意大利的COMAU和奧地利的IGM工業(yè)機(jī)器人公司等。1977年，日本安川公司研發(fā)出世界首臺全自動機(jī)器人，除此之外，日本還是首個(gè)將半導(dǎo)晶片機(jī)器人應(yīng)用到半導(dǎo)體領(lǐng)域的國家。由日本FANUC公司制造的R-2000iA系列的工業(yè)機(jī)器人，公司為該工業(yè)機(jī)器人配置了視覺傳感器系統(tǒng)，它能夠撿起無序擺放的工件，并將這些工件按照順序裝配成功。IRB6是全球第一臺全電控機(jī)器人，它是瑞典的ABB公司研制出來被用于搬運(yùn)工業(yè)物料的工業(yè)機(jī)器人。截止到現(xiàn)在，德國KUKA公司研發(fā)出的機(jī)器人種類最為豐富，承載能力最大可達(dá)到1300kg，不僅可以對小部件進(jìn)行檢測、裝配和打磨，也能夠完成像貨盤堆垛這樣的重型作業(yè)，大大提高了人們的工作效率[1]。

2.2 國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀

在查閱資料的過程中我了解到，我國在20世紀(jì)70年代開始研發(fā)工業(yè)機(jī)器人，并積極借鑒國外先進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。“九五”期間，我國建立了以沈陽新松機(jī)器人自動化股份有限公司為領(lǐng)導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)基地，該產(chǎn)業(yè)基地研制出了可進(jìn)行多種作業(yè)的特種機(jī)器人，如：RH6弧焊機(jī)器人和RD120點(diǎn)焊機(jī)器人等等。目前，我國研發(fā)出的機(jī)器人大多應(yīng)用在國內(nèi)汽車行業(yè)中，完成汽車行業(yè)中的復(fù)雜作業(yè)，如檢測、搬運(yùn)、研磨拋光和裝配等工作內(nèi)容，提高了汽車行業(yè)的生產(chǎn)效率。雖然我國研制成功的機(jī)器人出口數(shù)量不是很多，但是整體上已經(jīng)掌握了機(jī)器人制造的技術(shù)，在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域上占據(jù)著一定地位[2]。

3 國內(nèi)外機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢

3.1 國際工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢

為了滿足客戶的個(gè)性化需求、降低生產(chǎn)成本并充分利用資源，國際工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展呈現(xiàn)出模塊化、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新以及智能化三個(gè)發(fā)展方向。

第一，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的模塊化。模塊化就是指以功能分析為基礎(chǔ)，將工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的總功能，劃分為不同的功能模塊，通過將不同功能模塊組合在一切，可以得到功能不同的產(chǎn)品，以此來滿足不同客戶的需求，同時(shí)節(jié)約了生產(chǎn)成本。工業(yè)機(jī)器人的模塊化發(fā)展，不僅可以將工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拆卸，減少其占用的空間，而且在機(jī)器人出現(xiàn)故障，需要維修時(shí)，可以針對故障的模塊進(jìn)行維修，便與人們對于工業(yè)機(jī)器人的維修。

第二，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，逐漸由制造業(yè)領(lǐng)域拓展到非制造業(yè)領(lǐng)域。由于工業(yè)機(jī)器人多在環(huán)境復(fù)雜的地方作業(yè)，所以在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人時(shí)，研發(fā)人員就應(yīng)考慮到工業(yè)機(jī)器人對環(huán)境的適應(yīng)性，改進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。例如，設(shè)計(jì)在救援現(xiàn)場作業(yè)的機(jī)器人時(shí)，要?jiǎng)?chuàng)新機(jī)器人的行走結(jié)構(gòu)，便于救援工作的展開，其次，對于那些在固定模式下的作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，要為其增設(shè)多關(guān)節(jié)的機(jī)械臂結(jié)構(gòu)，提高工業(yè)機(jī)器人的操作靈活性。

第三，工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的智能化。增強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人的智能化，需要在設(shè)計(jì)工業(yè)機(jī)器人過程中融入傳感器技術(shù)，利用傳感器搜集外界信息，并將搜取到的信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息進(jìn)行對比，通過機(jī)器人內(nèi)部的智能分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)判斷與分析過程。例如，用于抗震救災(zāi)的工業(yè)機(jī)器人，它的體內(nèi)就安裝了傳感器系統(tǒng)，由此獲取災(zāi)難現(xiàn)場的有關(guān)信息，同時(shí)，為了使機(jī)器人在行走過程中，可以自動避開障礙物，研發(fā)人員還為其安裝了紅外測距傳感器，不斷提高工業(yè)機(jī)器人的智能化[3]。

3.2 國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢

我在了解國外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢后，有了很深的感觸，雖然我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大進(jìn)步，但是和一些發(fā)達(dá)國家相比還存在著明顯差距。因此，我國在今后研制工業(yè)機(jī)器人時(shí)，應(yīng)當(dāng)不斷提高機(jī)器人的數(shù)字化和智能化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全自動化，使我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)與國際接軌。此外，還應(yīng)不斷加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人的自主控制能力，提高機(jī)器人在無人控制的情況下的工作效率，同時(shí)應(yīng)依據(jù)目前遙控機(jī)器人的發(fā)展特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)操作人員與機(jī)器人的交互控制，提高智能機(jī)器人的實(shí)用性。工業(yè)機(jī)器人屬于高新技術(shù)范疇，雖然我國近年來工業(yè)機(jī)器人事業(yè)發(fā)展迅速，但是工業(yè)機(jī)器人的市場還存在許多不足之處，比如對工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)理念不夠新穎，缺少規(guī)范機(jī)器人市場的相關(guān)法律法規(guī)等等。因此，政府部門應(yīng)當(dāng)基于工業(yè)機(jī)器人的市場基礎(chǔ)之上，建立健全相關(guān)法律法規(guī)，規(guī)范工業(yè)機(jī)器人的市場秩序，同時(shí)推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的創(chuàng)新，滿足客戶需求，提高我國工業(yè)機(jī)器人在國際中的競爭力。

4 總結(jié)

綜上所述，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來越廣泛，為人們的日常生活提供便利。通過上述對工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀的介紹，以及對工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢的分析，我們可以了解到美國和日本等國家在工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)域上獲得了巨大的成功，同時(shí)也推動了國家的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而我國在工業(yè)機(jī)器人研發(fā)領(lǐng)域與國外有著明顯差距。因此，未來我國政府應(yīng)加大對工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的重視，吸收國外的先進(jìn)制造業(yè)知識，研制出適合我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的道路，推動我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]宮文秀，李倫操，周勝民，吳祥生.工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及應(yīng)用[J].中國新通信，2017，04：121.

[2]田濤，鄧雙城，楊朝嵐，張澤，鄭海洋，王福利，周唐愷.工業(yè)機(jī)器人的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].新技術(shù)新工藝，2015，03：92-94.

[3]吳麗媛.淺談工業(yè)機(jī)器人的分類與發(fā)展趨勢[J].科技風(fēng)，2017，06：5-6.

[責(zé)任編輯：張濤]