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      人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

      2019-03-25 07:34:40謝永峰
      中國科技縱橫 2019年4期
      關(guān)鍵詞:工業(yè)機器人發(fā)展趨勢人工智能

      謝永峰

      摘 要:隨著科學技術(shù)的進步,人工智能逐漸滲透于生產(chǎn)生活中,人工智能時代的來臨也成為必然的發(fā)展趨勢。近年來,在國家的政策支持下,我國機器人也進入了快速發(fā)展的軌道,在很多工業(yè)領(lǐng)域逐漸用工業(yè)機器人取代人力。工業(yè)機器人憑借其高效率,高工作強度等特點,在一定程度上提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。人工智能時代的工業(yè)機器人將有著更加成熟的技術(shù),更加廣泛的使用。本文通過分析工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,結(jié)合人工智能時代工業(yè)機器人的技術(shù),探析人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢以及在發(fā)展過程中的不足,希望為人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展提供參考意見。

      關(guān)鍵詞:人工智能;工業(yè)機器人;發(fā)展趨勢

      中圖分類號:TP242 文獻標識碼:A 文章編號:1671-2064(2019)04-0063-02

      1 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

      近年來,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展,新的一輪的科技革命推動了工業(yè)機器人的發(fā)展。一方面,工業(yè)機器人是提高生產(chǎn)制造水平和社會生活的智能化程度水平的基礎(chǔ),另一方面,各個工業(yè)國家對工業(yè)機器人的研發(fā)和發(fā)展重視程度不斷增強。所以,工業(yè)機器人的迅速發(fā)展有其存在的合理性和必要性[1]。

      (1)從全球統(tǒng)計的數(shù)據(jù)看,工業(yè)機器人市場在不斷擴大。中國作為工業(yè)生產(chǎn)大國,其成為了工業(yè)機器人的最大應(yīng)用市場。隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的不斷提高,在工業(yè)生產(chǎn)中對工業(yè)機器人的需求也在不斷地增大,這也是工業(yè)機器人市場擴大的重要原因之一。同時,隨著人口老齡化的進一步加劇,工業(yè)機器人將會有更大的需求,而工業(yè)機器人市場需要繼續(xù)擴大。

      (2)工業(yè)機器人企業(yè)快速成長。隨著社會的發(fā)展趨勢,各大企業(yè)也逐漸加大了對工業(yè)機器人研發(fā)的力度,一方面,傳統(tǒng)的機器人企業(yè)在不斷地發(fā)展和進步,另一方面,百度、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、格力等制造企業(yè)也在嘗試投身于工業(yè)機器人領(lǐng)域。工業(yè)機器人企業(yè)的快速成長不僅加快了工業(yè)機器人的迅速迭代更新,更重要的是使得工業(yè)機器人發(fā)展體系不斷完善。

      (3)工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)取得突破。首先,工業(yè)機器人本體的設(shè)計和制造技術(shù)研發(fā)取得突破,在物流搬運、汽車等領(lǐng)域有著廣泛的運用。其次,工業(yè)機器人的零件技術(shù)研發(fā)同樣取得了突破。一方面,武漢精華等減速器企業(yè)從多方面入手加大其研發(fā)力度,從而取得了關(guān)鍵性的突破,另一方面,伺服生產(chǎn)商同時也解決了伺服電機設(shè)計、生產(chǎn)中的諸多問題,取得了技術(shù)性的突破。

      (4)工業(yè)機器人行業(yè)規(guī)范趨于完善。為促進工業(yè)機器人市場的健康發(fā)展,我國有關(guān)部門制定了相關(guān)的條例,不斷完善工業(yè)機器人的行業(yè)規(guī)范。從工業(yè)機器人生產(chǎn)的質(zhì)量要求到售后服務(wù),將工業(yè)機器人的行業(yè)標準進行嚴格的規(guī)定。

      2 人工智能時代工業(yè)機器人的技術(shù)分析

      工業(yè)機器人作為一種存在記憶裝置以及執(zhí)行裝置的機器人,由于其記憶和執(zhí)行功能可以完成繁復的人類勞動,從而在一定程度上替代人工。而工業(yè)機器人之所以可以完成高強度和高精度的工作,是因為工業(yè)機器人中有著復雜的技術(shù)要求[2]。

      2.1 高精度減速機技術(shù)

      高精度減速機是工業(yè)機器人的核心組件,其中,高精度減速機技術(shù)主要目的是幫助工業(yè)機器人實現(xiàn)減速。工業(yè)機器人的動力源主要是伺服電機,它可以通過自身進行調(diào)速,但是為了工業(yè)機器人可以實現(xiàn)工序的高精度,就需要高精度減速機的助力。工業(yè)機器人在作業(yè)時需要執(zhí)行重復動作,以此形式來完成相同的工序。在工業(yè)機器人作業(yè)時加上高精度減速機可以保證作業(yè)的精度從而保證工藝的質(zhì)量。除此之外,工業(yè)機器人還有另一作用,就是可以使得伺服電機在合適的速度中運轉(zhuǎn),并且可以將轉(zhuǎn)速準確地降到工業(yè)機器人各個部位需要的速度,從而保證可以輸出更大的力矩。

      2.2 電機和高精度伺服驅(qū)動器技術(shù)

      對工業(yè)機器人的控制方面,電機和高精度伺服驅(qū)動器的技術(shù)起著極其重要的作用。通過這種技術(shù)可以強化對控制系統(tǒng)的管理,主要是在瞬間力和功率輸出兩個方面。首先,快響應(yīng)伺服電機技術(shù)可以有效地實現(xiàn)對速度的合理控制,并且恰當?shù)倪\用干擾觀測和前饋補償算法。具體上說,就是為達到閉環(huán)優(yōu)化的目的而建立內(nèi)部預(yù)測模型。其次,工業(yè)機器人的識別功能也需要有效地發(fā)揮,而這種功能的發(fā)揮主要通過各種參數(shù)的在線優(yōu)化,從而達到對參數(shù)的精準判定。但是,在這個過程中,強化參數(shù)的智能化控制也極其重要,通過實際的要求,對參數(shù)進行合理的處理。

      2.3 工業(yè)機器人運動控制技術(shù)

      作為工業(yè)機器人不可或缺的一部分,運動控制對工業(yè)機器人的行為有著強大的制約作用。工業(yè)機器人的運動控制技術(shù)的實現(xiàn),主要有硬件和軟件兩個方面。一方面,硬件結(jié)構(gòu)的運動系統(tǒng)主要包括PC總線系統(tǒng)和VME總線系統(tǒng)。但是在實際的實現(xiàn)中,主要采用的是PC總線系統(tǒng),并且通過硬件實現(xiàn)方式對工業(yè)機器人的運動控制。另一方面,軟件方式實現(xiàn)的運動控制主要在硬件結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上,在這個基礎(chǔ)之上,通過軟件控制技術(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的軟件控制。在運動控制的過程中,運動控制的邏輯運算主要通過軟件內(nèi)核來完成,而信息和數(shù)據(jù)的加載要借助于硬件。工業(yè)機器人的運動控制,通過軟件和硬件結(jié)構(gòu)共同作用,從而保證工業(yè)機器人運動的穩(wěn)定性和快響應(yīng)。

      3 人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

      隨著人工智能技術(shù)的不斷發(fā)展,將各種技術(shù)融合后的工業(yè)機器人也有了全新的優(yōu)化。在保持并且發(fā)展了工業(yè)機器人精度高、應(yīng)用范圍廣的特點的同時,克服了其操作復雜、成本高昂的缺點,使得在人工智能時代的工業(yè)機器人得到了更好的發(fā)展。在未來,工業(yè)機器人將在人工智能時代發(fā)展趨勢主要有以下幾點:

      3.1 工業(yè)機器人整體性能增強,適用范圍更廣

      隨著近些年來科學技術(shù)的快速發(fā)展,越來越多類型的工業(yè)機器人進入工業(yè)生產(chǎn)中,比如說搬運機器人、清潔機器人等。更加重要的是,雖然機器人的單機在不斷地降低,但是其性能卻在不斷地改善,可以更加精確地完成高強度的工作。例如,工業(yè)機器人的機械手通過仿造人類的手臂完成物體的抓取以及搬運工作,通過自動裝備的控制作用,工業(yè)機器人高效地完成重復性工作。機械手的工作將運用于多個領(lǐng)域,其中包括包裝以及安裝工作。隨著人工智能的發(fā)展,工業(yè)機器人的機械手的性能在不斷地提高,實現(xiàn)高效率、高精度的工作。人工智能時代的工業(yè)機器人,將人工智能技術(shù)運用于工業(yè)機器人中,從而提高工業(yè)機器人的整體性能,也可以為實現(xiàn)加大使用范圍打下基礎(chǔ)[3]。

      3.2 工業(yè)機器人朝生物性和仿生性方向發(fā)展

      在工作人員的工作過程中,由于人體的特殊性,很多時候很難達到工作目的,因此,工業(yè)機器人的生物性以及仿生性特點就極為重要。一方面,工業(yè)機器人的生物性和仿生性特點可以幫助人們解決無法完成的工作。比如在半導體工業(yè)中,有一項工作程序必須依靠真空工業(yè)機器人才能完成,真空機器人也就由此產(chǎn)生。另一方面,工業(yè)機器人的生物性和仿生性還可以代替人類在危險的工作環(huán)境中工作,以此保證工作人員的安全。比如在惡劣環(huán)境中工作的蛇形工業(yè)機器人,他們可以在無阻的環(huán)境中進行工作,以幫助人們達到工作目的。在工業(yè)機器人的發(fā)展過程中,隨著人工智能技術(shù)的不斷深化,機器人的生物性和仿生性會不斷加強,從而更好地代替人類。

      3.3 工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)不斷完善

      工業(yè)機器人的核心就是其控制系統(tǒng),在人工智能時代,工業(yè)機器人這一特點同樣存在。工業(yè)機器人的記憶功能,坐標位置功能等四個功能是其控制系統(tǒng)的四大功能,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,這四大功能也在不斷地優(yōu)化,從而完善工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)。在工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的完善過程中,其中關(guān)鍵的變化在有封閉性轉(zhuǎn)向開放式的控制系統(tǒng)。由于控制系統(tǒng)的開發(fā)性可以使得工業(yè)機器人的操作更加便捷,從而節(jié)約大量的人工培訓成本。此外,工業(yè)機器人也因此網(wǎng)絡(luò)化特征明顯,逐步發(fā)展為標準化和統(tǒng)一化。在人工智能時代,工業(yè)機器人未來的發(fā)展趨勢也將是不斷完善其控制系統(tǒng),從根本上解決工業(yè)機器人操作門檻高的問題[4]。

      3.4 工業(yè)機器人融合配置技術(shù)不斷完善

      在人工智能時代,工業(yè)機器人必將走向更加智能化的道路,其主要問題在于對人類的進一步模仿。在這個問題的基礎(chǔ)上,工業(yè)機器人融合配置技術(shù)極其關(guān)鍵。綜合傳感器融合配置技術(shù),加快工業(yè)機器人智能化的實現(xiàn)。例如,對于電弧焊接的工業(yè)機器人來說,通過多種傳感器的融合配置,將視覺傳感器、機器傳感器結(jié)合在一起,在多種傳感器相互配合下協(xié)同工作,保證工作的精確度。多傳感器的融合配置技術(shù),是工業(yè)機器人發(fā)展的一個新臺階,對工業(yè)機器人的智能化有著極其重要的作用。人工智能時代的工業(yè)機器人也將會朝著這個方向,不斷完善其融合配置技術(shù)。

      4 人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展不足

      從目前來看,人工智能時代的工業(yè)機器人發(fā)展迅速,其發(fā)展趨勢也比較明朗,但是也正是在這種情況下,發(fā)現(xiàn)其發(fā)展中的不足更為重要。

      首先,工業(yè)機器人發(fā)展創(chuàng)新度不高。在發(fā)展趨于成熟的領(lǐng)域要想有所突破,就必須有所創(chuàng)新。但是,在這個急需創(chuàng)新的人工智能時代,對于工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)明顯創(chuàng)新度不夠。其次,人才供應(yīng)不足將成為嚴重的問題。隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展,人才供需不協(xié)調(diào)的問題越來越突出。其主要原因人才需求數(shù)量增長迅速,但是工業(yè)機器人領(lǐng)域的人才培養(yǎng)并不是一朝一夕的事情。一方面,工業(yè)機器人融合了計算機編程、人工智能等多種復雜的技術(shù)。另一方面,院校的理論性專業(yè)無法匹配工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)需要。在人工智能時代,工業(yè)機器人的人才缺口亟待解決。再者,工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)積極性不高。由于研發(fā)成本高昂等問題,在工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)的過程中面臨支出成本過高的問題,所以對于工業(yè)機器人的技術(shù)研發(fā)積極性有待提高。

      5 結(jié)語

      總而言之,工業(yè)機器人是多種技術(shù)融合的產(chǎn)物,在提高工業(yè)生產(chǎn)的效率方面起著重要的作用,尤其在人工智能時代,工業(yè)機器人將會有著更令人難以想象的發(fā)展?jié)摿?。對于國家和企業(yè)來說,推進人工智能時代的工業(yè)機器人的發(fā)展將會極大地提高社會效益,因而無論是國家,還是企業(yè),利用人工智能技術(shù),大力投入工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)將會推動社會更快、更好發(fā)展。

      參考文獻

      [1] 牛麗.人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢探討[J].智庫時代,2018(48):165+168.

      [2] 方曉霞.中國機器人產(chǎn)業(yè):現(xiàn)狀、問題與對策[J].發(fā)展研究,2018(10):25-33.

      [3] 柴彥玲.人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2018(30):80-81.

      [4] 曾憲域.淺析人工智能時代工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢[J].科技經(jīng)濟導刊,2018(7):36.

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