浅谈工业机器人的发展现状

严子淇

摘 要：随着机械工程、电子工程、信息传感、计算机科学等相关技术的发展，工业机器人已经成为现代制造业的重要设备，在汽车制造、机械加工、食品加工、物流运输等诸多生产领域发挥着重要作用。工业机器人也因此成为衡量一个国家科技水平和工业水平的重要标志。本文介绍了工业机器人的原理与分类，并总结分析了国内外的工业机器人发展现状，希望能够帮助社会公众了解工业机器人，促进我国工业机器人技术的进步和发展。

关键词：工业机器人；工作原理；产品分类；发展现状

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）03-0209-01

历史的发展归根结底就是人类生产力的进步。近年来，随着我国人口红利的下降，企业的劳动力成本逐年攀升。在许多劳动密集型行业，工人的角色已经逐步由机器所取代。这种能自动控制、可重复编程、能够代替工人完成特定任务的自动化机电设备就是机器人。而工业机器人则通常被定义为面向工业领域的多关节机械手或者多自由度的机器装置，可以通过自身动力和控制力来实现工业操作[1]。经过多年发展，工业机器人技术已经趋于成熟，但普通民众对其仍不甚了解，很多人对机器人的印象还停留在某些影视作品的艺术化呈现中。作为高中生，我们需要理清艺术与现实，关注具体的技术形式，这样也能够方便我们对未来的职业规划。

1 工业机器人的简介

1.1 工业机器人的工作原理

工业机器人系统主要由人机界面、运動控制器、驱动器以及机械本体等四部分组成，各部分之间存在着紧密的信息交流和联系，共同形成闭环系统[2]。人机界面，顾名思义，就是操作人员向机器人发送指令、查看机器人状态的窗口；运动控制器是工业机器人的“大脑”，可以根据任务计算各关节的位姿，并按照规定控制机器人的启动、工作和停止；驱动器是为工业机器人的执行机构提供动力的装置；机械本体即工业机器人的“身体”，是完成任务动作的最直接部件，比如机械手等执行机构。

1.2 工业机器人的产品分类

科技发展迅速，工业机器人的种类也越来越多。根据自动化程度的高低，可以将工业机器人分为三类[3]。首先是最早出现的示教再现工业机器人，它包括示教盒、运动控制器以及机械本体三个部分。工作前，需要使用示教盒对任务进行在线示教编程；工作时，运动控制器解析并执行示教指令，完成相应动作。该类工业机器人控制结构简单、技术难度低，在生产领域应用较广。第二类工业机器人为离线编程机器人，采用了离线式计算机模型仿真技术。使用时，需要建立待加工零件的计算机实体模型，然后使用正逆解理论对实体模型进行路径规划与三维动画仿真，验证无误后将仿真结果以代码的形式传递给机器人控制柜，完成离线编程工作。第三类工业机器人为智能机器人，该类机器人具有自主的感知、判断、控制、执行能力，能够利用各种传感器获取外部环境信息，做出相应的判断和应对策略。目前，物流、弧焊等领域已有智能机器人的实际应用。

除了按照自动化程度对工业机器人进行分类，还可以根据动力源类型将工业机器人分为液动、气动以及电动机器人[2]。液动驱动能够提供给机器人很大的动力，适合重载搬运，但是这种动力类型对密封性要求较高，稍有不慎就会发生泄漏，污染油液；气动驱动同样能够获得较大的驱动力，但是由于气体的可压缩性，运动过程的平稳性和工作精度很难得到保证；与前两种方式相比，电力驱动不需要油泵或空气压缩机，结构设计简单、工作精度较高，是当前工业机器人大多采用的驱动方式，但这种机器人造价较高，能够提供的驱动力有限。

此外，还可以根据应用领域、承载能力、任务性质对工业机器人进行分类。由于篇幅限制，就不在此处赘述了。

2 工业机器人的发展现状

2.1 国外工业机器人的发展现状

国外对工业机器人的研究起步较早。美国在1954年就生产了世界上首台工业机器人，用于货物搬运。经过六十多年的发展，以美国、日本、德国为代表的发达国家的工业机器人技术日趋成熟，工业机器人已经成为一种标准设备被工业界广泛应用。科学技术的进步使得机器人的标准化、智能化程度不断提高，应用范围也逐步拓展到汽车生产、机械加工、电子电气、食品工业、物流运输等领域[4]。在世界范围内，知名的工业机器人公司有瑞典的ABB公司，德国的KUKA、CLOOS公司，意大利的COMAU公司，奥地利的IGM公司以及日本的安川、OTC、FANUC公司。这些世界级公司具备大规模生产工业机器人的能力，可以根据工厂需求定制先进的自动化生产线，基本上垄断了世界的工业机器人市场。目前，它们生产的工业机器人已经朝着结构模块化、可重构化、人机交互功能更强、智能化程度更高等方向发展。

2.2 国内工业机器人的发展现状

我国对工业机器人的研究较晚，始于上世纪七十年代。发展历程可以分为理论研究、样机研发、示范应用和初步产业化阶段[5]。

我国对工业机器人的前期理论研究开始于二十世纪七十年代，主要由国内部分高校进行。这一阶段主要从事工业机器人基础理论的研究，所取得的运动学、机构学进展为后续工业机器人的研究奠定了基础。进入二十世纪八十年代，工业机器人的研究得到政府的重视和支持。这一阶段开展了工业机器人基础技术、基础元器件以及部分机器人型号样机的攻关，研制出能够进行弧焊、喷漆、点焊、搬运等任务的机器人，形成中国工业机器人发展的第一次高潮。二十世纪九十年代，我国开始工业机器人的示范应用。这一阶段共研制出装配机器人、自动引导车等多个工业机器人型号，实施了100余项机器人应用工程，为发展我国机器人产业奠定了基础。进入二十一世纪，国内企业为摆脱劳动力成本过高的困境，开始自主研制或者与科研院所合作，使得工业机器人的应用得到推广，我国工业机器人进入了初步产业化阶段。

但是，我国工业机器人的总体发展水平仍然较低，仅相当于发达国家上世纪九十年代中期的水平[5]。随着经济的高速增长，我国对工业机器人的需求量急剧增大。很多世界知名企业开始在中国建厂，进一步压低了工业机器人的市场价格，也在一定程度上制约了我国工业机器人产业的规模化发展。目前，我国工业机器人新装机量近90%仍依赖进口。

3 结语

科学技术是第一生产力。工业机器人的发展给我们的生活、工作带来了巨大的便利，极大地促进了社会文明的发展。但是与国外相比，我国的工业机器人技术水平仍有一定差距。本文介绍了工业机器人的原理、分类以及国内外发展现状，希望能够促进我国工业机器人产业的发展。

参考文献

[1]李彬.我国工业机器人发展现状与措施[J].科技经济市场，2017，（3）：194-195.

[2]田涛，邓双城，杨朝岚，等.工业机器人的研究现状与发展趋势[J].新技术新工艺，2015（3）：92-94.

[3]杜欣悦.浅谈我国工业机器人技术现状与产业化发展[J].西部资源，2015，（6）：123-123.

[4]雒洁.我国工业机器人的现状与发展趋势[J].现代国企研究，2015，（12）.

[5]赵杰.我国工业机器人发展现状与面临的挑战[J].航空制造技术，2012，408（12）：26-29.