工业机器人的技术发展及其应用分析

李肇惠　郝昭

摘要：随着时代和社会的发展，科学技术也取得了长足的进步，生产方式上也发生了变革，由传统的人工生产方式逐渐转变为智能生产方式，工业机器人也开始大量的应用到生产过程中，大大的提升了我们的生产效率。在传统的生产过程中，工作人员面临着操作环境恶劣，并且具有一定危险的问题，但是工业机器人的投用大大的降低了此类风险，相关工作人员的人身安全得到了保障。所以工业机器人的发展，能够帮助我们提升工业生产的效率和安全性，本文将对工业机器人的技术发展以及应用进行分析，期望能够提供一些有效的帮助。

关键词：工业机器人;发展历史;应用分析

0  引言

工业机器人是科学技术进步和发展的代表性成果，是一种多个学科领域进行综合的产物，无论是电子计算机，或是通讯网络领域，工业机器人都有所涉及，并且是在这些领域发展的基础上诞生的。随着时代和科技的进步发展，工业机器人的性能也越来越强，并且在更多的领域都进行了应用，整个工业机器人的产业也越发的成熟。我们国家正处于社会主义初级阶段，在这个时期进行着高速的发展，对工业机器人的需求也就十分的巨大，对工业机器人的技术水平也就更加的严苛，从数据上来看，我国的工业机器人需求大约占据着全球总量的三分之一，工业机器人的发展和应用逐渐成为了我国社会主要讨论的话题重心。

1  工业机器人的发展历史

1.1 国外工业机器人发展历史  和大多数的智能化工业设备一样，工业机器人的最早发源地也是在美国，由于有着技术上的优势，美国早在1962年就生产了第一台工业机器人，随着这么多年的发展，美国的工业机器人生产技术也越来越成熟，并且在整个世界的工业机器人制造方面都有着举足轻重的地位，也是我国主要的工业机器人供应商，有着良好的工业机器人生产基础，较为突出的有AmericanRobot、Emerson Industrial Automation以及Adept Technology等公司。

除了工业机器人的起源地美国之外，德国在先进的工业机器人生产方面也有着重要的地位。一二战刚刚结束之后，德国的劳动人口严重不足，所以对工业机器人有着非常大的潜在需求，并且由于良好的科学技术基础，所以很快就能够投入到工业机器人的生产当中去。除了本身的工业机器人生产基础之外，德国政府也给予了很多的支持，为工业机器人的研发和生产提供了大量的资金，这导致工业机器人在德国的发展十分迅速，并且很快占据着世界工业机器人生产的一席之地，KUKA、CLOOS等企业都是德国供应商的代表。

日本是机器人的王国，也是当前工业机器人的最大生产商，占据着整个世界的40%左右，虽然工业机器人的发展比美国晚了4年多的时间，但是由于日本政府的大力支持，本身也有着一定的技术基础，所以已经成为了世界上最先进的工业机器人生产国家，代表着最高的工业机器人生产水平，为日本的经济带来了很大的推动力。

1.2 国内工业机器人发展历史  国内的工业机器人发展由于历史和社会状况等原因相对较晚，在大约上个世纪的70年代才开始发展，早期主要是由专业的研究院来进行研发，所以发展的十分缓慢，但是随着时代和社会的发展，以及国家给予的政策支持，所以已经有更多的部门和单位投入到工业机器人的研发当中，并且积极的学习国外先进的经验和技术，所以我们国家的工业机器人技术也逐渐的发展起来。我国的工业机器人技术虽然还处于转型阶段，但是由于潜在的市场较大，所以有着充足的研发动力，生产线的大量铺设又为我们创造了坚实的基础，所以对于工业机器人在我国的发展还是比较乐观的。

2  工业机器人发展趋势

2.1 一体化发展趋势  一体化是当前工业机器人的尖端技术，将各个生产环节进行优化，节省一些不必要的步骤，来大大提升我们的生产效率，提升工业机器人的产量，并且在这个过程中能够节省很大一部分的资源，也是对环境和资源的一种变相保护，总而言之，一体化将会是工业机器人未来的主要发展趋势。

2.2 精细化发展趋势  工业机器人技术是一种新型的技术形式，也将会是未来主要的生产方式之一，能够完成许多人类完成不了的工作，我们在进行工业机器人生产的过程中，数字化和自动化的操作模式必不可少，工业机器人技术正在朝着精细化发展。

2.3 多领域发展趋势  工业机器人的生产并不是针对某一行业或者是某一领域来进行的，随着工业机器人技术的不断进步，生产效率也会逐步的提升，工业机器人将会在社会的多个领域进行应用，除了基础的工业制造之外，还会在医药以及交通等多个领域进行应用，实现多领域的发展趋势。

3  工业机器人应用分析

3.1 减速机  我国已经在减速机领域进行了相关的研究和分析，并且在谐波减速机领域实现了突破，找寻出了相应的替代品，但是在实际的应用过程中还是有着一定的差距，主要的工业机器人还是依赖于进口，减速机技术主要由以下三个方面组成。①材料控制技术。减速齿轮是减速机精准运行的重要保障，拥有者一定的强度，并且较为耐磨，所以是减速机内部必不可少的一个部分。因此，对于减速齿轮来讲，材料是最为重要的一个部分，对材料元素的控制技术以及加工生产艺术是减速齿轮生产的重要内容。②部件的加工。根据减速机本身的尺寸大小，特殊轴承也需要进行相应的变更，这对于特殊轴承的精密性有着很高的要求，需要避免轴承当中出现游隙，需要我们在生产的过程中掌握特殊的加工技术，来提升特殊轴承的精度。③精密部件的装配。工业机器人在生产的过程中往往会要求大幅度的减速，这对于减速器的精密度和强度都是一种很高的考驗，在进行部件的装配过程中，需要掌握机密的装配技术，来提升精密程度，任何一个小小的差错都可能导致不可挽回的后果。

3.2 伺服驱动器  控制工业机器人的主要工具就是伺服驱动器，工业机器人在工作的过程中对操作的精细程度要求很高，所以就对伺服驱动器提出了更严格的要求，所以我们在进行生产的过程中，由于相关技术的缺失，只能够进行进口，来维持工业机器人的稳定性。①控制快速响应。工业机器人在进行运作的过程中是十分高速的，并且大多采取了三环控制的方式，也就是电流环、速度环和位置环这三环。机器人专用电机要求力矩变化能够进行高速相应，所以快速响应控制技术就成为了必须掌握的技术途径。②在线参数整定。在线参数整定是现代工业技术提出的全新要求，大部分的伺服驱动器都具有这项功能。使用在线参数整定，能够使工业机器人在进行生产的过程中优化自身的算法，自动进行判定工作，并且根据实际现状进行相关的调整。

3.3 工业机器人控制系统技术  操作系统是工业机器人控制单元开发中最困难的问题，由于工业机器人本身具有运动控制特性，对实时性要求很高。所以大多数工业机器人在实际操作中都是用控制卡来进行的，利用操作系统进行辅助可以有效地提高工业机器人自身的控制精度，从而提高整个系统的稳定性，其他工业机器一般采用伺服控制系统，保证软件本身的环境，从而实现精确控制，但如果采用一般的系统，就不能完全实现工业机器人的需求，其局部性不能满足机器人自身的控制要求，所以工业机器人控制系统技术还需要进行更新和改进。

4  结语

随着时代和社会的发展，我们的生产方式终将会发生变化，工业机器人逐渐会代替人工生产方式，大大的提升我们的生产效率，并且能够节省更多的资源。纵观工业机器人的发展历史，我们国家虽然起步较慢，但是拥有者技术和政策上的支持，所以还保持着乐观的态度，减速机、伺服驱动器和控制系统将是工业机器人未来发展的主要方向，我们应当针对现有的不足，进行深入研究，最终推动工业机器人技术的发展。

参考文献：

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