工业机器人的应用现状及发展趋势

文/张方平，云南红河技师学院

1 工业机器人技术的应用现状

1.1 焊接机器人

焊接机器人适用于机电设备整机及零部件的点焊作业，其优点包括：稳定和提高焊接质量，保证其均一性；提高生产率，一天可24 小时连续生产；改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作；降低对工人操作技术的要求；缩短产品改型换代的周期，减少相应的投资设备；可实现批量产品焊接自动化；节省地面空间。

1.2 自动化装配线机器人

自动化装配线机器人主要包括旋转关节型、直角坐标型和平面关节型，如马丁路德公司在对摩托车发动机进行装配线时，则使用了自动化装配线机器人进行操作，从而确保了连杆、活塞以及缸体等部件的自动化装配，在提高了装配工作效率的基础上，进一步利用视觉系统技术，确保零部件装配的精准性，并使用力控软件实现对人类触觉的模仿，确保零件推动力度的合理性，以免对工件产生损伤。其中，垂直多关节型自动化装配机器人共包括6 个自由度，其可以于空间上的任意一点摆放处任意姿势，且操作较为简便。同时，自动化装配线机器人还包括双臂机器人，相较于传统的单臂机器人，其可以完成更为复杂的装配线工作。

1.3 搬运机器人

搬运机器人是在移动机器人的基础上，由计算机负责控制，具有移动、搬运、多传感器控制以及网络交互等主要功能，并被广泛应用于我国的各个领域当中。目前，常见的搬运机器人多为串联机器人，包括六轴和四轴两种类型，六轴机器人主要负责重物的搬运，但其速度却相对较慢。四轴机器人虽然轴数较少，无法搬运重量过大的物件，但其运动速度却相对较快，可以应用于快速包装环节。

1.4 缝纫机器人

缝纫机器人是应用于服装生产行业中的工业机器人类型，服装产业作为一种传统的劳动密集型产业。缝纫机器人的涉及目标是可以在针下精准地实现布料的移动，并可以在没有人力的干预下实现对服装的制造和生产。

1.5 喷洒机器人

在工业上需要对产品的外表面进行美化和加设保护层，喷洒机器人就能发挥最大的作用，保证喷海材料表面均匀光滑，在工作效率上面也有极大的优势，能减少操作工人由于喷漆材料带来的危害，也让操作环境得到改善，美化生产车间。

1.6 工业机器人在自主导航中的应用研究

在最近几年当中工业机器人在自主导航中的应用是工业机器人的一个重要应用热点，也是智能化技术发展的结果。在工业生产当中原材料的运输往往都遵循特定的程序，因此，只需要为工业机器人设定好既定程序，工业机器人就可以根据实际情况自动导航进行生产资料以及相关产品的运输，从而提高生产效率。其次，工业机器人在自动导航方面的功能也被应用于无人驾驶方面，随着工业机器人智能化程度的进一步提升，其在自动驾驶方面显示出更大的优越性。

2 工业机器人的发展趋势

2.1 提高智能化水平

随着工业机器人应用领域的不断扩展，对于实现智能化的数学描述和优化算法要求越来越高。通过充分利用嵌入式控制系统，实现创新交互式生产技术的联网，使智能机器人、机器设备与人之间相互合作，提高生产过程的智能性。随着人工智能技术的不断发展，未来机器人控制系统将以人工智能技术为基础，应用传感器融合、虚拟现实与人机交互等技术，实现“人机共融”。

2.2 加强柔性制造能力

当前，工业机器人被应用到柔性制造系统中，代替人工进行简单重复性的劳动，但尚不能根据制造任务或生产环境迅速调整来做尽快调整以满足生产要求。提高工业机器人的易用性，在通用平台下，能够满足多种需求的模块化机器人在未来将被大规模应用。

2.3 提升工业机器人的性能和精度

虽然工业机器人技术逐步成熟，但现场使用的可靠性和稳定性还需提高。通过研究应用传感技术、虚拟现实技术及视觉伺服控制技术等，进一步提高工业机器人的位置、速度、精度及稳定性。通过以复合材料为代表的新材料技术，减轻驱动器质量，提高负载/自重比，提高伺服电机和驱动器的平均功率比密度。

2.4 加强标准化和评测方法研究

目前关于工业机器人性能测试及评定的研究还不是很多，有的研究静态性能测试，有的研究动态性能测试。有些设计了针对特定系统的测试方法和设备，但没有形成系统的机器人测试与评定标准。因此应加强工业机器人性能测试方法与标准化研究工作，针对不同类型工业机器人制定相应的评测标准。

2.5 集成化工业机器人

从总体上来说现阶段虽然工业机器人在实际中的应用已经较为广泛，但是大多是工业机器人的功能都相对较为单一，例如，能够自动导航的工业机器人往往并不具备人机交互功能。在未来一段时间之内，随着智能化技术以及工业机器人制造与加工技术的进一步发展，工业机器人的功能必然会更加丰富。

2.6 多机互动工业机器人

随着信息规模的进一步增大，数据规模也进一步提升，在未来一段时间之内大数据将成为工业机器人发展的最基本环境。在面对海量般的数据处理时，往往单纯依赖于一台工业机器人可能无法完成相关任务，这就需要多台工业机器人实现互动，从而满足实际生产要求。在最近当中，智能机器人协调技术已经获得了较大的发展，通过智能机器人协调技术的应用能够实现不同机器人之间的协同工作。

总之，在将来，工业机器人代替人工会成为主要的趋势，这对于工业的发展而言，有着非常大的帮助。所以必须合理对其进行运用，研发出更加先进和智能的工业机器人。