试论工业机器人技术的发展与应用研究

王震 李宝

摘要：在“制造强国”战略背景下，智能制造成為推动工业、制造业生产力提高、创新发展的重要驱动力，再加上现代科技的日益更新和发展，社会、企业对生产要素、环境、条件的要求不断提高，机器人技术正是在此背景、形势下得到了广泛应用。依托先进的工业机器人技术，能够以机器人替代人工，进入到复杂、恶劣环境中进行高精度的作业和操作，大幅提高了生产能效。本文对现代工业机器人发展现状、工业机器人技术、关键技术的未来前景进行分析，并介绍了适用于不同工业的机器人。

关键词：工业机器人;技术;发展;应用

在智能制造火热发展的大环境下，越来越多企业、工厂引入了网络技术、自动化设备，加快了我国工业产业转型发展进程，促进了生产向高水平、高标准方向发展。其中，对于部分人工很难有效参与、操控的工业项目，可以利用工业机器人技术，实现相关机械设备的编程控制、自动控制，大大降低了项目工作的操作难度，能够满足不同工业产品的生产、加工需求，各个制造行业对机器人的需求不断加大。在这样的环境下，加大对工业机器人技术的研究，提高工业机器人的应用水平，对促进生产、制造业升级和长远发展具有重要意义。本文在阐述工业机器人发展情况的同时，分析了工业机器人技术、关键技术的未来前景，介绍了机器人在不同工业中的应用。

一、工业机器人发展现状分析

在20世纪、60年代，工业机器人技术开始出现，这时欧美等国家的工业已经迈进高速发展时期，社会人群对产品质量要求不断提高。为了保障产品输出符合各个领域的需求，生产加工企业开始加大对产品精准度、质量的控制。但是，由于人体在精神、身体机能等方面存在限制，很难达到部分工厂的生产条件。同时，越来越多国家对机器人研发、应用加大了投入，使其能够为工业生产服务。当前，越来越多机器人被应用到工业生产中，提高了工业生产产能。在智能制造相关政策支持、经济转型发展需求下，我国工业机器人进入了快速发展阶段，为我国制造业向精细化方向发展提供了重要支持。在制造企业转型发展中，需要大量劳动力的支持，更需要开展高强度的人工作业。为了打破生产力发展限制，研发和应用机器人成为诸多大型制造企业竞争的重点。同时，我国对高新技术等产业发展的支持，为机器人技术持续发展提供了条件，机器人技术也不再局限于制造行业，在其他工业领域也得到了广泛应用，如装配、喷涂、焊接等。

二、工业机器人技术分析

（一）系统控制技术

在工业机器人技术中，需要由于系统进行指令传达，通过信息同步传输方式反馈终端机构，有效地协调和传导工业机器人的运动动作，使其能够根据设定的程序、相关质量进行运作，实现机器人的系统控制，有助于操控、操作精度的提高。在一般情况下，控制技术的应用，主要有点位型、连续型两种，需要根据控制系统的实用需求、适应性选择，满足不同机械运行、操控需求。

（二）系统感知技术

基于视觉伺服系统的传感功能，工业机器人能够对外界事物进行识别和感知。在实际运行中，根据内置的执行程序和模式，工业机器人可以在相关指令下完成自身状态调节，良好地契合相关操控行为，完成高精度的操作任务。而传感技术的实现，需要依靠内部、外部传感器模块，实现外部信息向内部的反馈，再经过模拟量转变后上传至操控系统。这一操作技术，能够根据系统内置的参数评估外部设备运行情况，在出现异常时，系统则会下达更改指令，让外部设备操控标准、行为达到预期设计范围。

（三）系统交互技术

系统交互技术主要划分为两种类型，一者指操作人员与机器设备的交互，另一者指机器设备与外部环境的交互。前者主要是通过机器设备的主动显示面板，操作人员可以根据面板信息、参数了解机器人的操作行为。在操作人员进行作业时，可以通过观察参数，进行操控行为干预、发现和纠正运行问题，为后续的操作行为提供信息和数据支持。而后者主要是操作系统正常运行的重要前提。比如，在工业机器人自启动机构、焊接机构、装配机构中，只有正常使用交互技术，才能精准地完成操作，在复杂的环境中控制参数误差。

三、工业机器人的关键技术发展前景

（一）人工智能技术

在智能制造持续发展的背景下，需要大量高技术人才与机器人进行协同作业。伴随人工智能技术的发展，实现拟人化、全自动化作业将成为未来机器人发展的关键技术，更好地满足流水线生产需求。作为高新技术的代表，人工智能可以凭借复杂的数据、算法拓展人的智能，正在不断地被应用到更多领域中。但是，由于当前科学界未能完全了解人脑的运行机制，人工智能仍具有长远的发展空间，能够更好地在工业机器人中发挥优势，推出具备更高智能的工业机器人。

（二）新材料技术

在不同工业环境中，工业机器人需要完成一系列高强度的操作任务，这就要求机器人该部分组件具备高刚性、耐磨性。只有这样，工业机器人执行程序、完成操作才能达到较高精度和水准。在机器人技术发展中，对制造材料的要求也会不断提高，如金相组织、材料化学元等材料控制方面，对提高工业机器人服务水平、生产水平具有重要意义。

（三）新型减速器技术

在工业机器人人研发中，机器人操作速度、精度一直是研发人员注重的方面，更是评价工业机器人服务性能的指标。伴随工业制造需求不断加大、生产环境日益复杂，当前的减速器技术也需要进行更新、升级，加强新型减速器技术的研发，对提高工业机器人稳定性、响应速度和精度具有重要作用。

四、工业机器人的应用

（一）装配机器人的应用

在轻工企业中，已经出现了支持自动装配的机器人设备。根据零件装配需求、模式，编写自动化操作程序后，可以根据坐标机构、旋转机构，形成三维动态操作模式，满足企业零件加工和装配体系需求。在相关设计功能的支持下，能够以更加智能、自动化的方式完成零部件的装配。同时，在搭建了视觉传感技术的机器人设备上，能够为机器人赋予人工智能的特点。例如，在进行部件组装时，能够通过触觉模拟观察受力特点，在受力参数无法达到部件的最大压力值的情况下，主系统能够自动接受反馈信息，并对相关参数数值进行修改，避免因压力值过大损坏装配部件。在装配机器人的应用中，已经能够从六个维度执行操作，基本能够达到装配生产线的各项需求。

（二）搬运机器人的应用

在工业企业中，搬运机器人具有重要的应用价值。通过应用搬运机器人，能够实现多点位移动，大幅降低人力资源的投入，为企业生产机制向智能化、产业化方向发展提供保障。在具体控制中，主要是利用计算机主控系统、导航、传感器装置，在空间环境中进行运动状态、位置的变化，并将相关信息反馈到主控系统中，再根据系统内置程序传达指令，形成高精准性、高稳定性的操作模式，促进搬运效果得到提高。例如，在医药行业产品加工、食品加工和纺织加工工厂中，运用搬运机器人能够完成柔性化操作，保证物品传输过程的稳定性。在整体系统指令下，可以全方位地覆盖整个工厂，精准地执行操作，促进生产质量得到提高。

（三）焊接机器人的应用

在工业焊接生产环境下，往往存在不稳定的因素，给人体机能带来影响，如辐射、烟气等。所以，在大型企业工厂中，往往会使用焊接机器人。从主要原理看，是将法兰面、焊钳、焊枪安装在机器人上，使其能够具备焊接的设备和能力。在这类机器人的应用场景中，往往用于整件电焊、设备零件电焊等，其突出优势体现在焊接质量方面，能够在提高焊接生产率的同时，确保焊接的均一性得到提高。此外，在焊接机器人的工作时长上，能够达到二十四小时全天候焊接，能够有效地减轻工人的工作压力，避免其处在长期的有害环境中，人工操作的标准也能够适当地下降。在焊接机器人的主系统中，内置了支持零部件焊接自动化的参数，其焊接工艺稳定性更高、质量更好。在焊接作业中，应用焊接机器人进行操作，能够大大提高产品柔性生产效率。

（四）诊断机器人的应用

在工业设备诊断工作中，可以利用基于智能操作的诊断机器人，能够判断设备运行中出现的异常状态，并根据系统中设定形成的系统参数，精准地查找、定位故障状态，为机械设备检修、维护工作提供专家诊断数据。在一般情况下，在工业企业中，工业机器人的应用主要围绕故障特征，对设备运行中部件的噪声参数、震动参数、温度、运行轨迹等进行综合分析，为诊断和解决机器设备中的故障提供信息。在工作运行中，需要以建立互联网链接为前提，运用本地检测功能模块进行设备故障排查、问题测试，并将相关信息反馈提供给主系统。这样，工作人员可以及时发现设备操作中的问题。此外，运用监测系统的拓展功能，能够根据紧跟设备更新速度，同步处理和传输监测系统的相关参数，为排查和测试操作中出现的故障问题提供支持。

（五）喷涂机器人的应用

在工业生产中，对于高污染、高危险的作业任务，可以应用喷涂机器人取代传统人工，避免复杂环境因素给人体带来的威胁。在工业机器人拥有动态化操作指令，能够支持机器人在空間内进行自由位移，且能够保持灵活、自动的运行状态，降低企业的生产成本。通过应用喷涂工业机器人，可以全方位地设计和提供自动化喷涂方案，在喷涂作业中机器人具有领会性强的优势，能够发挥视觉感知技术的优势，从视觉上控制出错的概率。再加上系统能够在高速、高效运行状态下，保持超长的待机时间，十分受工业企业的欢迎。应用工业机器人开展喷涂作业任务，能够促进把控喷涂质量、效果和标准，以更加合理、精准的喷涂方式完成工业生产任务。

五、结语

综上所述，工业机器人技术的研发和机器人的应用，是促进传统制造业向智能制造方向转型升级、提高工业企业生产质量的重要路径。因此，企业要重视工业机器人技术的继续研发，根据未来工业生产需求、人工智能技术，将工业机器人运用到更多行业领域中，推进人工操作、操控体系向智能化、自动化生产体系发展，不断地提高企业在市场中的可持续发展优势，为国家经济体系的完善奠定坚实基础。

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