智能制造时代工业机器人的应用前景

高明华 周宝峰 贺程 吴思宇 戴诚霖

摘要：随着时代的快速发展，人民生活水平的提高，推动科技水平不断进步，工业生产模式发生巨大变化，人工智能和工业机器人取代传统劳动力，可以说是时代必然的产物，是未来智能制造中不可或缺的一部分。在智能制造时代，工业机器人将遵循新的设计原则，解决更广泛的应用领域和行业。与此同时，来自信息技术领域的新技术将对工业机器人的设计、性能和成本产生越来越大的影响。

关键词：智能制造时代;工业机器人;应用前景

1工业机器人的概述

工业机器人是智能制造最具代表性的产品，依据其高精度、高效率、可编程性、能在恶劣环境工作等特点，在各个领域内得到广泛的应用。其中，汽车行业、电子产品行业等是我国使用机器人最多的行业。未来，我国劳动力成本不断增加已是不争的事实，虽然使用工业机器人前期投入十分巨大，但是就长期来看还是采用工业机器人代替更划算，可以预知未来我国工业机器人的需求只会增长。尽管我国已成为全世界最大的工业机器人市场，但是我国本土机器人品牌却不具有竞争性，出现这样的情况原因有很多，比如没有核心技术和没有像其他强力品牌优先占据市场等。

2工业机器人研发技术趋势分析

2.1智能系统

随着更强大的处理器和更智能的低成本传感器，工业机器人智能化水平更高，万一出现故障，机器人将联手支持彼此的操作。机器人可以通过通信以共享程序清单，适应安装误差的变化，并在执行时本地修改这些程序。机器人在执行离线开发的程序方面变得越来越精确，使用模拟软件也变得越来越友好。

2.2智能传感器

智能传感器在机器人技术的未来发挥着重要作用，集成了信号处理和传输技术的电子器件类传感器有望提供所需的功能并达到成本目标。微加工技术已被广泛应用于生产多种类型的传感器，但电子集成有限，未来有望取得更大的进步和性能的提高。

2.3智能执行器

随着技术的发展，执行器也变得越来越“聪明”。除了传统的位置编码器，制动器、放大器和伺服控制电子设备被集成到单一的封装中，其特征最初被分配给机器人控制器。集成电路的更高可靠性和更小尺寸使得集成成为可能，它在布线便利性以及潜在的低成本和高可靠性方面提供了优势。

3工业机器人的发展趋势

3.1智能化

人工智能是目前全世界追求的目标，其内容涵盖视觉、感知、逻辑运算、学习等诸多内容，并且能够在多种复杂因素下自行处理。其终极目标就是智力能达到人类，在生产制造过程中出现紧急情况能够自行安全地处理，能够自主工作等。

3.2仿生化

动物世界内有很多动物的独特生理结构具备了很独特的能力，仿生化机器人的出现，将这些技能应用到工业与生活中，对人类的发展起促进作用。可以说仿生机器人在未来发展不可限量。

3.3微型化

微型机器人是近些年开始研究的产物。微型的事物单个或许没有多大的能量，但是熟知细胞工业效率，大群蝗虫的破坏力就指导微型的作用有多大。其次大型机器人的制造成本也远高于微型机器人，综合各方面因素，微型机器人未来发展很有前景。

4工业机器人的应用前景

以云计算、大数据、移动和社会联系为代表的第三种平台技术推动了全球机器人工业向智能化、创新和数字化方向发展。在机器人产业转型过程中，智能机器人发挥着双重作用。它是传统制造业的代表，在转型过程中对加快和促进创新也具有重要作用。新一代工业机器人将具有连通性、虚拟现实集成、軟件定义等特点。具体来说，可以通过多个传感器采集各种数据，上传到云端进行初步处理，实现信息共享。虚拟信号与真实设备深度集成，形成了数据采集、处理、分析、反馈和执行的封闭过程，实现了“真实-虚拟-真实”转换。大规模数据分析的智能算法依赖于优秀的软件应用，刺激了新一代智能机器人以面向软件、基于内容、平台和API集中的方式发展。机器人可以实现基于图像和视频的人机合作。同样的发展趋势也出现在机器人携带的光学测量系统中，例如车身和汽车组件的检测。对于跟踪传感器的优化与机器人程序相关的前瞻性信息的使用和协调，能处理缺乏测量数据的情况，并能从过程故障中进行有效的恢复。从长远来看，操作、装配、跟踪、检查、校准等3D视觉概念可以进一步集成到机器人控制器中。工业机器人产业规模逐步扩大，系统化，基本形成了完整的产业链，迎来了优秀的技术创新成果，为此智能机器人市场也迎来了巨大的发展机遇。在关键技术和领先技术方面，现有工业机器人智能化程度低，功能相对简单。在复杂情况下，它们在人机合作方面表现不佳，难以满足用户的需求。要实现内生增长，必须克服技术瓶颈。首先在人机合作中，要加快多模感知、环境建模等关键技术的研究与开发，加强人机合作与协作。其次，机器人技术应与物联网、云计算和大数据技术深度融合，充分利用海量共享数据和计算资源，从而扩展智能机器人的服务能力。此外，图像识别、情感互动等人工智能技术还需要进一步发展和应用。

5结语

总之，未来的工业机器人将不再仅仅是对当今设计在功能和性能数据方面的拓展，而是将遵循新的设计原则来解决更广泛的应用领域和行业。同时，新技术，特别是来自世界的信息技术，将对未来工业机器人的设计、性能和成本产生越来越大的影响。

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（作者单位：沈阳工学院）

作者简介：高明华（1987.1.20），性别：女;籍贯：辽宁锦州;民族：满;学历：研究生、硕士;职称：工程师;职务：机器人教研室主任;研究方向：配电与控制系统、机器人。