工業機器人技術現狀與產業化發展探究

楊志

摘 要：在工業化水平發展的過程中，對數字技術和信息化技術的依賴程度逐漸增加，運用了大量的智能化技術提升工業生產的效率和質量。深入分析工業機器人技術的工業生產現狀以及產業化的發展的策略和未來的發展趨勢，希望對智能化、規?；I生產有積極意義。

關鍵詞：工業機器人；導航技術；成本控制

中圖分類號：TP242.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）06-0123-03

0 引言

近年來，我國的工業機器人技術逐步發展，應用的范圍更加廣泛，不僅在汽車制造行業、機械加工行業以及電焊行業有廣泛的應用，在噴涂、裝配以及搬運碼垛等行業也有一定的應用，不僅能減少人工成本，還能提升生產的效率和質量，促進我國工業生產的變革。

1 工業機器人發展現狀

我國的工業機器人技術雖然較西方國家起步晚，發展水平較西方國家有一定的差距，但是卻處于一個穩定而快速的發展時期。在當前社會經濟全面轉型升級的變革階段，國家政策的扶持，為工業機器人的發展提供了一定的機遇，促進了我國的工業制造行業的創新發展[1]。

過去，我國在進行工業生產的時候依靠的是廉價的勞動力、資源的消耗以及對環境的破壞，這種管理模式較為粗放，不利于工業生產的可持續性發展。在勞動力成本不斷上升、資源減少以及人們環保觀念逐漸變強的當今社會，要想促進工業生產的轉型，就要向高效率、低污染、低消耗、高附加值的方向發展，加強對工業生產的精細化管理，從而形成環境優化型和資源節約型的發展新模式。

近年來，我國不斷研發工業機器人新技術，推動高校相關人才的培養，從而促進工業機器人技術的蓬勃發展。時至今日，我國的工業機器人技術水平得到了一定的提升，機器人的數量飛速增長，種類繁多，涉及裝配、噴涂、焊接、沖壓等不同類型，機器人研發與生產取得了巨大的成就。

2 工業機器人的類型

2.1 第一代機器人

任何技術都是一點點發展起來的，工業機器人在發展的初期也是較為低端的技術，只能進行簡單的機械活動，而且并不十分靈活。例如，第一代的機器人只能進行簡單的上下晃動、左右擺動等動作，無法進行復雜的工業生產，在工業生產中的應用較少[2]。此時的機器人設計較為簡單，并且材料低端。此時我國的數字化技術和設備的研發也處于起步階段，各項技術和設備的設計與制造并不成熟，相關人才匱乏，這就導致我國的第一代工業機器人功能較少，能力較差，無法廣泛應用于工業生產中。此時機器人由控制器以及機器人本體組成，只能進行簡單的數據編程和信息儲存。

2.2 第二代機器人

第二代機器人是利用計算機的離線仿真技術開展活動的，因為其是從第一代機器人的基礎上設計與研發的，因此性能上較第一代機器人強，并且機械活動更加靈活。第二代機器人屬于離線編程，計算機的利用程度更高，采取離線式的計算手法進行仿真模型的建立，并使用正逆解算法實現對機器人的控制。因為第二代機器人是利用正逆解算法以及仿真技術實現控制的，因此其路徑規劃是通過反復的檢驗和檢測進行的。

2.3 第三代機器人

第三代工業機器人發展期間，我國的信息技術正飛速發展，而機器人的研發也進入了智能化時代。智能機器人是在信息技術進步的基礎上發展起來的，具有較為明顯的優勢，而且利用信息技術還能夠實現多種數據的儲存和編程。第三代機器人可以獨立解決問題，并且還能夠對生產過程中遇到的各種問題進行分析，然后給予用戶信息反饋。此時智能機器人的應用范圍更廣，尤其是在焊接領域和搬運領域，已經實現了智能化機器人生產。

3 工業機器人的工作原理和技術

3.1 工業機器人的工作原理

工業機器人就是在工業生產領域應用的自由度較高的機械裝置以及多關節機械手。在工業生產中，工業機器人可以根據設定好的程序自動執行生產任務，并利用自身的控制完成各項生產操作。工作人員可以通過計算機設定程序，然后利用遙控裝置指揮機器人開展工作，完成生產任務。

當前，工業機器人已經在很多工業領域中有所應用，并逐漸擺脫了人工操作，擁有了獨立進行生產操作的能力，使工業生產更加智能化和便捷化。關節型的機器人在工作中具有較高的自由度，技術人員可以在生產中通過計算機對關節的功率進行計算，然后對機器人進行全面的控制，完成各種精細化的操作。

3.2 工業機器人的技術

工業機器人優勢能夠實現各種高精度的工作任務，主要得益于其靈巧的操作技術、自有導航技術以及環境感知以及傳感技術。

首先，機器人的機械手和臂可以仿照人手進行靈活的操作，具有感知功能，能夠完成高精度的操作任務。

其次，機器人可以利用自由導航技術，在障礙物和車輛中實現自我導航，使其在工作時不會對其他的結構造成不良影響，甚至可以準確地躲避各種機械和零件，完成相關的工作。例如在裝配生產中，機器人在裝卸材料時候，可以及時躲避對面飛馳而來的車輛，實現高效率的材料傳輸。

最后，工業機器人具有非常強的感知功能，并且可以利用力覺和觸覺傳感器和圖像解析算法等工具，對生產中存在的異常情況進行監督，從而確保生產的順利進行。

4 我國工業機器人的產業化發展策略

4.1 政府要發揮出服務職能

當前，工業機器人發展越來越趨向于商品化和商業化，而且機器人在各個行業得到了廣泛的應用，為其產業化的發展奠定了堅實的基礎。相關部門應該制定相關的利好政策，促進工業機器人技術的高質量發展，從而為工業智能化發展提供助力。

當前，已經有很多對工業機器人發展有利的政策，例如《中國制造2025》對未來的工業發展進行了規劃和設計，后續還頒布了針對工業機器人相關產業健康發展的文件《關于促進機器人產業健康發展的通知》等。這些文件的頒布為工業機器人的發展與創新提供了良好的環境，促進了相關企業的發展，有利于關鍵核心技術的攻關和智能制造裝備的推廣和應用。

相關部門應該進一步發揮出服務的職能，制定工業機器人的發展戰略規劃，同時還要根據實際的發展情況，制定扶持政策。在工業機器人產業化發展，政府財政應給予一定的支持，尤其是在工業生產模式創新方面，應加大所得稅抵稅的相關力度，減輕相關企業的稅務負擔，使其有更多的資金進行產業轉型。要在信貸方面對相關企業進行幫扶，設計相應的信貸方案，對企業研發新技術和新設備進行幫扶，促進關鍵技術和智能制造裝備的進步[3]。同時，相關部門還要制定機器人制造標準，統籌規劃行業工作，從而推動行業健康發展。

4.2 重視工藝

工業機器人在本質上是智能化的裝備，在工業生產中，應該根據生產的需要以及生產環境和工藝，對機器人的工作流程進行科學設計，使其發揮出應用的價值，完成各項操作任務。

在具體應用中，工業機器人需要與周邊的工作環節相互協調，確保各項工作有序銜接。因此設計人員需要對機器人的內容程序等進行合理的設計，確保機器人作業時可以與周圍工作站相協調，確保工業生產中的打磨、搬運、銜接等工序以及加裝、檢測、運輸等環節緊密結合，保證工作的質量和效率。

機器人常常和其他設備共同運行，其單一的運行較少，因此企業在進行機器人的設計時，需要確保其自動化的效率符合要求，對投入產出的比例進行控制，還要注意無故障運行的時間，確保機器人的型號以及性能符合生產的要求。

企業應該重視工藝優先性，對產出的比例進行控制，推動應用集成商原則，促進工業機器人向好的方向發展。企業應重視市場需求，制定機器人的應用平衡點，使企業的整體收益有所提升。

4.3 構建工業機器人產業鏈

在產業鏈的構建中，相關企業應該促進長產業鏈的構建，投入更多的資金和技術，從而推動工業機器人的發展，打造高知名度、可信賴的品牌，使客戶對品牌具有較強的信任度。在構建長產業鏈的時候，企業還要對產業鏈的上下游產業進行詳細的了解，避免機器人的研發和相關的配套設備不匹配的情況發生，從而推動工業機器人的可持續發展，確保市場上的機器人需求持續提升。

在機器人的設計與研發中，其知名度、材料、工藝、核心部件等因素都會影響其發展，因此構建長產業鏈，形成集成化生產，有利于企業對機器人的整體質量有所保證，提升品牌影響力。例如，國外的工業機器人在進行無故障運行的時候，時間能夠大于5萬h，8 h內的功能工作失效率僅為0.2×10-4。當前的國產機器人不僅在知名度上較低，而且可靠性較差，經常會出現各種各樣的故障，導致其在工業生產中無法發揮出更大的優勢。如開關頻繁故障、轉動速度較高的零件出現精度問題、接口插件出現故障等情況，這些情況都會導致相關企業的可靠性降低。因此企業應對全產業鏈的生產工序進行嚴格的管理，投入大量的資金與人才，保證各個環節的生產的質量，使機器人最終的質量有所提高，提升其生產的可靠性。

4.4 促進技術和商務的協同創新

在產業化的發展中，工業機器人的技術和商務協同創新有助于其產業化發展。因此企業需要加強品牌建設，借助于品牌的影響力，向社會展示機器人的優勢和價值，從而提升機器人的可靠性，使社會對工業機器人的信賴程度更高。

一方面，企業應該不斷創新機器人設計與研發的技術，創新設計思維，利用新型材料，使機器人的自身重力提升，保證其荷載力，并且還要利用靈巧的機械手臂，使其能夠靈活的運動，實現更加精準和難度更大的操作[4]。另一方面，企業還要合理利用自由導航技術，尋找突破自主導航模式的約束，使其能夠更加高效率地完成各項操作任務。

企業要利用人機交互技術，將其利用到機器人的設計與制造中，使其能夠完成示教特征，并利用視覺誤差補償技術，提高機器人高精度操作的能力。例如，在進行機器人的設計與研發時，高精度減速器是機器人重要的零部件，但是這項技術對于機器人的運行有著重要的影響，我國并沒有成熟的經驗生產高精度減速器。對此企業要不斷探索，對機器人設計與制作的技術進行創新，突破相關技術瓶頸，促進機器人的可靠性，推動其產業化發展。

4.5 重視相關人才的培養

智能化工業的發展與產業結構的轉型都離不開工業機器人的廣泛應用，因此國家和社會十分重視相關人才的培養。企業作為機器人技術的主要研發單位，應該積極和高校展開合作，推動以企業為主體、高校為輔助的校企合作平臺的建立。

國家應該出臺相應的政策，給予企業和高校合作共贏的政策條件，使企業與高校針對機器人技術展開合作，從而促進高校創新創業的發展，推動新技術的發展與應用。在合作中，高校為企業提供最新的研究成果，而企業可以將最新成果買下來或者和企業展開合作實現研究成果的產業化。而企業則可以建立實訓基地，為高校培養學生出一份力，共同完成人才的培養，提高人才的素質。高校人才畢業之后，就可以進入企業中，一方面可以提高高校的就業率，另一方面也有利于企業獲得專業人才，促進企業科研水平的提升。

廣州市金領技工學校智能制造系和南園集團展開了深入的校企合作。在合作中，雙方互相探討了關于工業機器人視覺技術的操作與編程實踐，使教師們掌握了實踐操作能力，提升了課堂教學能力，深化了教學改革，有利于培養出社會需要的高質量人才。

5 我國工業機器人的未來發展趨勢

工業機器人技術在發展的時候具有智能化、協同化和標準化的特點，屬于自動化的生產工具，在未來的發展中，其將會有以下3個趨勢。

第一，未來將會出現機器人和人類共同完成生產任務的局面，技術人員可以實現對多臺機器人的全面控制，從而確保生產的協調進行，提升生產的質量和效率。

第二，未來機器人將會模擬人腦進行思考，判斷生產中出現的各種意外狀況，并利用自身帶有的算法，對故障進行分析，然后自動解決故障[5]。

第三，未來將會出現全新的微動機器人，用于提高工作的精度，并改善機器人工作的環境，使機器人可以處理越來越復雜的工序，提高工作的標準性。還會研發出組合式的智能機器人，按照一定的標準組裝成智能機器人，進行更加復雜的生產步驟的操作，提高生產的效率與準確性。

6結束語

工業機器人在信息技術的不斷發展中取得了較大的成就，并且在電焊、汽車制造等行業得到了廣泛的應用，對工業生產水平和生產能力提升有著不可估量的作用。在未來的發展過程中，政府應做好政策幫扶，企業應與高校展開充分的校企合作，不斷投入資金和技術，提升工業機器人的制作能力，促進工業機器人相關技術的產業化發展。

參考文獻

[1] 季文超.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].電子元器件與信息技術，2020，4（8）：64-65.

[2] 謝暉.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].湖北農機化，2020（10）：149-150.

[3] 趙雪.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略分析[J].科學技術創新，2019（36）：72-73.

[4] 劉顯忠.工業機器人的現狀及發展趨勢[J].中外企業家，2019 （23）：148.

[5] 袁名華.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].內燃機與配件，2019（13）：271-272.