基于计算机技术的工业机器人研究

邓泽宁

摘 要 随着科技的进步，计算机技术日益成熟，进而带动了工业机器人的应用和发展。本文首先对计算机技术的基本特点作了简要介绍，引出了工业机器人的概念。然后从工业机器人的机械结构、驱动系统、感知系统等方面，深入了解了工业机器人的各部分功能和作用。最后从实践的角度，对工业机器人在工业生产领域中的具体应用做出研究，分析了计算机技术下工业机器人的应用特点和分工情况，希望能为我国工业的现代化发展贡献自己的力量。

关键词 计算机技术；工业机器人；应用研究

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2019）226-0113-02

工业生产领域是社会生产的重要组成部分，在计算机技术的推动下，工业生产活动也发生了巨大的变化，工业机器人应运而生。为了进一步了解工业机器人的功能特点和应用情况，我们有必要对计算机技术下的工业机器人进行研究，使计算机技术与工业机器人充分结合，从而提升工业机器人在具体生产过程中的应用水平。这不仅有利于完善工业机器人功能，拓展工业机器人的应用范围，而且对我国工业领域的整体发展具有重要意义。

1 计算机技术的特点

计算机技术是基于计算机系统的现代化技术的总称。计算机技术在社会生产活动中具有显著的优势，应用范围十分广泛，尤其是在工业生产领域中，计算机技术占据着重要的地位。计算机技术的特点可以概括为以下几点：

1）运算速度快。先进的电子元件和线路设计使计算机每秒可以执行上万条指令，具有惊人的运算速度；

2）计算精确度高。利用计算机技术可以使运算结果精确到小数点后上亿位，极大地降低了工作中的误差；

3）存储容量大。存储功能是计算机技术的重要内容，可以对信息进行大量存储和读取。

2 工业机器人概述

工业机器人的概念最早由美国机器人协会所提出，是指用来完成机械设备零部件和工程部件搬运工作，并具备可编程功能的机器设备，或者指通过修改程序设定来完成工业生产活动中日常工作的机械设备和特殊装置，这也是当今国际标准化组织所采纳的通说定义。早期工业机器人的设计初衷就是为了帮助工人搬运物品，设计也比较简单，就是通过轴承连接机械臂来实现机械运动。直到1956年，才诞生了世界上首个可编程的数字化工业机器人，在工业领域阶段化发展过程中起到了重要的推动作用。

3 工业机器人的组成

3.1 机械结构

机械结构是工业机器人的基础组成部分，按照机械结构的不同，可以将工业机器人大致分为两类，即串联机器人和并联机器人。在机器人的工作过程中，串联机器人一个机械轴的运动都会对其他机械轴造成影响，而并联机器人则不存在这种问题。最早的工业机器人采用的是串联机械结构，后来随着并联结构操作器的普遍适用，工业机器人进入了并联机械结构时代，大大提高了工业机器人机械结构的稳定性和承载能力，同时也使并联结构工业机器人的运动精度得到提高，能够更好地满足工业生产的需求。

3.2 驱动系统

驱动系统作为工业机器人的动力源泉，在工业机器人的组成设计中占据着重要的地位。液压驱动是早期工业机器人所采取的驱动方式，这种驱动方式操作起来比较简单，但是存在着运行速度慢、工业噪音大、液体容易泄漏等问题，并且液压系统不仅体型笨重，造价也相对较高。随着气压驱动技术的日益成熟，液压驱动型工业机器人越来越少，仅少许重载机器人和特殊工业设备保留了液压驱动方式。

3.3 感知系统

工业机器人的感知系统主要负责信息传递和处理工作，通过感知系统可以对外界环境信息进行收集。对于计算机内部程序来说，感知系统可以帮助工业机器人明确自身与工作任务相关的机械量，包括运行过程中发生的机械位移的距离、位移速度和受力信息等。

此外，视觉感知是工业机器人感知系统的关键部分，它可以向机器人反馈外界信号，从而辅助工业机器人完成识别机械部件、分拣产品类别和进行产品包装等工作。

3.4 操作系统

操作系统是工业机器人的软件组成，技术人员可以通过操作系统来对机器人进行编程和软件开发。操作系统的开发和完善是工业机器人技术革新的基础，但是操作系统的开发具有一定的复杂性，研究人员往往以操作系统为突破口，对工业机器人的发展和应用展开研究，同时操作系统的升级也将带动工业机器人硬件组成的不断完善，使工业机器人具备更多的功能，能够在工业生产活动中的应用范围更加广泛，因此，操作系统在很大程度上承擔着工业机器人的硬件完善和软件升级等任务。

4 计算机技术下工业机器人的应用

4.1 焊接机器人

在工业生产活动中，无论是船舶生产还是汽车生产过程，都离不开焊接技术的应用，焊接机器人就是在计算机技术下辅助完成焊接工作的工业机器人。对于船舶生产来说，由于体积庞大，依靠人力来完成焊接任务，成本较高，而且焊接速度慢，严重阻碍生产效率，因此，焊接机器人在船舶生产中得到了大量使用。在计算机技术下，焊接机器人的使用不仅提高了焊接的准确性，而且使工作人员从恶劣的焊接环境中解放出来，使船体的生产走上了自动化的路线。

4.2 装配和拆卸机器人

产品的装配和拆卸是工业生产活动中的主要工作任务之一，也是典型的机械化重复过程。在产品的装配和拆卸过程中，工业机器人具有十分广阔的应用空间，这种装配和拆卸机器人的结构并不复杂，核心部件是基于计算机技术的移动平台，搭配一个机械臂就可以完成简单的零件装配和拆卸任务。

利用装配机器人进行部件装配之后，工作人员可以很方便的对产品进行抽查和检验，如果发现不符合生产标准的产品，该配件也可以由工业机器人按照装配时的逆顺序进行零部件的拆卸，以保证产品的质量。

4.3 搬运机器人

搬运是工业生产活动中的基础性环节，依靠传统的人工搬运不仅耗时耗力，而且严重影响生产速度，在搬运过程中也会使工人们面临受伤的风险。搬运机器人通过计算机程序的预先设定，形成自动化的物流运输线，不仅能够提升工业生产的单次运输量，而且减少了人力资源的投入。

搬运机器人又细分为六轴和四轴两种，六轴机器人适合用来搬运重物，而四轴机器人虽然承载负荷相对较小，但是在运送速度方面占据优势，适合用来快速传递体积较小的产品零部件。

4.4 打磨抛光机器人

随着工业现代化的不断发展，越来越多的产品零部件开始向着复杂化和高精度的趋势发展，产品零件打磨抛光的需求日益增多。传统手工打磨抛光虽然可以使零部件的精度达到高标准的要求，但是人工和时间成本的投入比较高昂，仅适用于高精度先进仪器设备的生产。

对于批量化生产的普通工业产品来说，打磨抛光机器人的应用可以更好的提高生产效率，通过砂轮、砂带等机械设备组成生产线，可以完成零部件的批量打磨抛光，其产品质量能够更好地满足市场标准。

4.5 缝纫机器人

缝纫机器人是应用于服装制造行业的机器人，服装行业在我国占据着庞大的市场份额，在服裝的加工制造环节，批量化生产也给机器人带来了很大的应用空间。缝纫机器人不仅可以替代大量的缝纫工人，减少了人工成本的投入，而且能够通过电脑控制，精确的完成每一项缝纫工作。缝纫机器人在一些大型服装制造企业有所应用，并取得了良好的效果，是未来服装制造行业的主要发展趋势。

5 结论

总的来说，计算机技术的应用和普及，带动了社会生产各个领域的发展。基于计算机技术的工业机器人是科技时代的产物，在工业生产中的地位也日益显著，各种不同功能的工业机器人层出不穷，在节约生产成本的同时也提高了生产效率。未来我们还要致力于探索具有更多功能的工业机器人，使工业机器人发挥更大的价值，从而推动我国工业领域不断向前发展。

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