工业机器人技术及产业化发展研究

吕慧敏

（北京信息职业技术学院， 北京 100015）

引言

随着科学技术的发展，智能化技术和自动化技术在各个领域运用越来越广泛，机器人的智能化水平逐渐升高。在工业生产中，生产环节和工序十分复杂，要求大量的人力、物力和财力，导致企业的生产成本较高，使得企业的经营效益难以实现突破。工业机器人的制造和应用，为企业的生产制造提供很大的便利，大大提升了企业的经营效率，从而节约企业成本。为工业企业的产品制造提供了可靠的保障，同时对生产安全和环保具有很大的意义。本文就工业机器人技术以及产业发展进行分析，为机器人在工业中的应用提供一些参考。

1 我国工业机器人技术发展现状

我国工业机器人从20世纪70年代开始发展，并且在初期发展极其缓慢。我国长期以来，生产方式粗放，对廉价劳动力依赖较大，资源消耗量大，工业生产造成了恶劣的环境污染。我国工业制造业要想持续稳定的发展，就必须改变传统的生产模式以及理念，立足企业的高效经营和经济效益，引入工业机器人等先进技术设备来实现企业生产制造等方面的转型，用技术密集型取代原来的劳动密集型，提升劳动资源、资金资源的利用率[1]。

随着新工业革命的深化开展，制造业逐渐向智能化方向发展，工业机器人是工业制造实现自动化和信息化的必然要求。随着我国相继制定了机器人产业发展相关的一系列规划，明确了工业机器人的市场部署。在工业机器人制造方面要加强功能多元化，以适应不同领域的不同需求。我国国产工业机器人销量逐渐增加，同时市场中已经涌现了一批极具影响力的机器人品牌，推动着我国工业的发展。

2 工业机器人关键技术

1）灵巧操作技术。工业机器人在制造业中利用模拟人手功能的特点进行灵巧操作，通过独立关节和传感器等技术，实现与人手几乎无差异的触觉感知，能够实施生产加工过程中器械控制等灵活性工作。在机器人与人共存的环境中，要根据工业机器人的驱动安全性，要科学设计机器人执行结构，合理选择驱动器和制造材料。

2）自主导航技术。以无人驾驶汽车自主导航为例，让汽车能够在光线充足和路标清晰的现代化城市道路行驶，同时其安全性达到有人驾驶车辆的水准。同时在某些方面能够超越人类驾驶，比如可以通过自主导航通过艰险路面，倒车入库以及通过自身距离感应在紧急情况下能够及时减速和停车，保障行车安全。

3）环境感知和传感技术。未来的工业机器人在工作过程中能够感知和检测生产制造环节的进度情况，通过高精度的触觉传感器和图像解析等技术和方法，监督和记录人员的身体状态和情绪。实现三维环境感知自动化，在非结构环境中对产品进行批量生产，提升机器人在不同车间条件下的适应性。

4）人机交互技术。在工业生产中，要重视人机交互的安全性。根据企业需求设置机器人的系统功能和任务目标，实现人机协调配合，在安全生产的基础上提升经济效益。人机交互包含自然语言、触觉和手势等方面的设计，这将是未来机器人发展需要重点研究的问题[2]。

3 我国工业机器人产业发展存在的问题

3.1 核心技术落后

要想实现工业机器人技术推动工业发展的目标，就必须提升机器人产业的经济效益，促进技术的革新，建造工业机器人的核心优势。我国在精密装配技术、信息化操作系统、材料成型控制等基础性加工制造领域还不具备明显的技术优势，这是当前限制我国工业机器人产业发展的主要原因。我国缺乏工业机器人核心部件研发的能力，当前仍然没有掌握工业机器人的关键技术，长期以来都依靠进口发达国家的核心技术，受到严重的牵制，使得工业机器人制造的成本过高，难以实现规模化生产，工业机器人产业化存在较大阻碍。

3.2 设计理念不成熟

我国在工业机器人的设计方面还不具备十分成熟的理念，由于核心技术受制于人，当前市场上的工业机器人精度不高，稳定性较差，很难保证工业机器人技术在工业中应用的可靠性。工业机器人在性能方面有着较高的要求，必须要具备多元化功能才能适用于复杂多样的生产制造环节，满足广泛的行业需求。但是我国工业机器人与国外品牌相比质量普遍较低，性价比并不高，在定价与销量等方面都还有巨大的发展空间[3]。

3.3 产业结构不合理

当前我国的工业机器人生产企业高达数百家，但是其中真正具有良好信誉以及影响力的只有数十家，其他中小企业缺乏完善的生产技术和先进的设备设施，很难保证产品的性能达到要求。而且这些企业综合实力较低，内部体系不健全，同质化严重，容易导致企业间形成恶性竞争的局面。

3.4 市场体系不健全

随着各个行业对工业机器人的需求量逐渐增加，工业机器人市场规模也在持续扩大，但因为行业进入市场的门槛很低，导致市场上的工业机器人产品良莠不齐，市场秩序十分混乱。各个生产企业制造出的机器人功能不齐全，零部件质量问题频繁出现，生产工艺不规范。同时工业机器人需要很高的配套成本，很难实现大规模制造，这是造成工业机器人产业难以快速发展的重要原因。

4 工业机器人产业化发展的策略

4.1 研发并提高核心技术

目前先进的机器人发展模式主要包括欧洲模式、美国模式和日本模式这三种发展模式。欧洲模式是指工业机器人的制造厂商不仅需要研发生产机器人，还需要对机器人进行全面的设计和测试。美国模式是指不承担对工业机器人的生产和研发操作，只负责采购工业机器人所需要的零部件，设计并优化工业机器人的生产线以及对机器人相关的各项系统进行调试。日本模式是指工业机器人的每项操作步骤都是由专门的公司进行操作，即工业机器人的制造厂商只负责对机器人进行研发和生产，但不负责相关的测试。我国工业机器人的发展模式与美国模式相类似，但是在视觉、感应、信息和网络等方面存在一定的缺陷，核心技术不强大，导致工业机器人在市场的竞争力中相对较弱。因此，为了研发核心技术并不断提高自身的研发能力，我国可以加强与国外研发技术人员的沟通与交流，不断学习国外先进的机器人生产技术，转变我国研发人员的思维模式；借鉴国外优秀的工业技术进行自我完善与创新，提高自身的专业技能，加强对信息、网络、视觉和力学等方面的学习和运用；同时敞开技术的大门引进国外先进的生产技术和优秀的研发技术人员，结合我国的现实情况不断完善和创新工业机器人的研发技术[4]。

4.2 加强校企之间合作

我国高校的教育理念偏向于理论知识的研究，无法结合产业的实际需求，校企之间的合作将促进理论知识与产业需求进行结合。而企业在自行研发和创新工业机器人时，会受到人力、物力、财力以及技术方面的限制，无法对生产的产品进行价值延伸，导致许多企业由于资金的只出不进而倒闭。因此，加强学校和企业之间的联系能够有效避免相关问题的发生。企业应该加强与学校的沟通交流，组建专业的研发团队，吸引热爱研发、有创新能力和挑战能力的学生参与工业机器人的研发设计等，共同努力提高核心技术，解决生产工业机器人所遇到的各种问题，将理论知识充分运用在实际研发中。在技术人员的培养过程中，企业可以结合工业机器人发展的实际情况对教材进行编写、为学生提供实训的场地，招聘或引入优秀的工程师和学校合作，共同培养工业机器人产业的人才。

4.3 完善产业结构

工业机器人产业需要庞大的产商进行技术、资源、人力和物力等支持，其中包括原材料的供应商、商品代理商、制造商和合作商等。而我国的工业机器人产业的产业链分配不均匀，大多集中在中游和下游，上游的产业链几乎没有涉及。因此，要使工业机器人产业得到更好的发展，需要完善产业的结构，合理分配工业机器人产业的产业链，使上游、中游以及下游之间相互配合，解决企业的恶性竞争问题，促进工业机器人产业的友好发展。合理利用行业资源，支持并鼓励核心部件企业的发展与强大，逐渐提高核心技术，增强行业的竞争能力。

4.4 建立并完善市场体系

我国目前的工业机器人市场市场体系并不完善，需要加强并完善市场体系建设，建立并完善机器人的公共服务平台和创新平台。制定并完善机器人行业的制度标准，使机器人的生产研发更加规范和标准。根据国家相关质量检测标准，结合行业实际情况建立严格的检测体系，加强机器人相关系统部件的检测，剔除不合格、不标准的产品，不断创新和提高我国工业机器人的产业水平。

5 结语

随着工业4.0时代的到来，为工业生产制造了很大的发展机遇以及挑战。随着我国人口红利持续走低，就需要在科学技术方面取得更显著的突破和创新，才能加快我国工业化进程，实现工业化转型和升级。面对时代带给工业的冲击，工业机器人技术的应用使工业企业在很多方面打破传统方式的桎梏，要加强现代化工业机器人理念，优化机器人制造的核心技术，保障工业机器人质量，合理调整工业机器人产业结构，完善市场体系以规范机器人市场的竞争行为，来促进工业机器人的合法、合理制造与应用。