工业机器人的技术发展及其应用

陈辉

摘要：应对新一轮科技革命和产业变革，立足我国转变经济发展方式实际需要，围绕创新驱动、智能转型以及先进制造、高端装备等重点领域，工业机器人产业在其中发挥了不可替代的作用。本文以工业机器人为关注点，介绍了国内外工业机器人发展的历史，分析了工业机器人发展趋势，重点对工业机器人关键技术应用进行分析。

关键词：工业机器人;发展历史;应用分析

引言

以“智能工厂、智能制造”为主导的第四次工业革命，将会推动制造业由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，工业机器人作为自动化技术的集大成者，是工业变革的重要基础设施。面对新的科技革命和产业变革，坚持创新驱动、智能转型的发展战略，探寻符合我国智能化信息化的工业机器人技术应用的发展道路。同时，应对我国人口老龄化程度日益加深，适龄工业劳动者比例日益下降，也必然推动工业机器人技术应用的发展。当前，我国工业机器人产业在长期探索过程之后也迎来了技术的飞速发展，国产工业机器人的性能也越来越强，应用领域也更加多元化，整个工业机器人产业也逐渐成熟和完善。

一、工业机器人的发展历史

1.国外工业机器人发展历史

像大多数智能工业设备一样，工业机器人的早期发源地也在美国。由于技术优势，美国最早于1962年生产了工业机器人。经过多年的发展，美国的工业机器人技术变得越来越成熟，在全球工业机器人制造中占有举足轻重的地位，并拥有我国工业机器人的主要供应商和优良的工业机器人生产基地。

除美国（工业机器人的起源）外，德国在先进工业机器人的生产中也占有重要地位。除了自己的工业机器人生产基地外，德国政府還为工业机器人的开发和生产提供了大量支持和资金，这使德国工业机器人的快速发展，并很快发展成为工业机器人重要生产地。

2.国内工业机器人发展历史

由于历史和社会条件，国内的工业机器人的发展相对较晚，在上世纪70年代才开始发展。最初，它主要由专门的专业研究技术机构进行开发的，但是发展非常缓慢，随着信息时代和经济社会的不断发展，我国的现代工业机器人制造技术已经逐步发展成熟起来。尽管目前我国的现代工业机器人制造技术仍然正处于快速转型升级阶段，但潜在的应用市场很大，因此研发的动力充足，许多生产线工业机器人的应用为我们奠定了坚实的基础，加上国家对工业机器人应用技术的人才培养的支持，今后工业机器人应用产业在我国的发展将会更加的迅速和成熟，进而推动其它产业的变革与社会的发展。

二、工业机器人发展趋势

1.一体化发展趋势

一体化生产是当前用于工业机器人的最新生产技术，它大大优化了每个成品生产线的环节，减少了不必要的生产步骤，极大地提高了整个生产线的效率，增加了许多工业机器人的成品产量，并在此生产过程中有效节省了大量人力资源，它可说是对生态环境和自然资源的一种自然变相式的保护。

2.精细化发展趋势

工业机器人技术是一种新型技术，将成为未来的主要生产方法之一，它不仅可以直接完成许多人类无法直接完成的许多制造任务，在现代工业机器人的研发生产中，数字和工业自动化两种操作管理模式仍然是必不可少的，工业机器人制造技术正在朝着进步的各个方向快速发展。

3.多领域发展趋势

工业机器人的生产不针对特定行业或特定领域，随着工业机器人技术的不断发展，生产效率将逐步提高，除了基本的工业制造之外，工业机器人还将应用于社会的许多领域，它将应用于医疗和运输等许多领域，随着物联网、AI人工智能以及大数据的发展，工业机器人将会更加智能化、多样化在各个领域和行业的发展应用。

三、工业机器人应用分析

1.减速器

我国在减速器领域进行了相关研究和分析，在谐波减速器领域取得了突破，并找到了相应的替代方法，但在实际应用过程中仍存在一定差异。在进口货物中，减速器技术主要包括以下三个方面：①材料控制技术。减速器在确保减速器的精准运行中起着重要作用，并具有一定的强度和相对耐磨性，使其成为减速器的重要组成部分。因此，制造高质量的减速器，材料是最重要的部分，材料元件的控制技术和加工生产技术是减速器生产的重要内容。②部件的加工。根据减速器本身的尺寸，还必须相应地更换专用轴承，这对特殊轴承的精度提出了很高的要求，必须避免轴承的反冲，并且必须掌握生产中的特殊加工技能，加工过程中，提高专用轴承的精度。③精密部件的装配。工业机器人在生产过程中通常需要大幅减速，这是对减速机精度和强度的极高测试，在组装零件的过程中，需要掌握气密的组装技巧，以提高精度，否则可能会发生一些小错误导致不可逆转的后果。

2.伺服驱动器

控制器具工业机器人的主要控制工具之一是控制伺服电机驱动器，由于控制工业机器人在实际运行控制过程中往往需要极高的精度，因此对伺服驱动器的要求越来越严格，相关技术也进入了生产过程，因此只有进口才能维持工业机器人的稳定性。①控制快速响应。工业机器人在工作过程中具有很高的速度，它们大多采用三环控制方法，即电流环、速度环和位置环。机器人驱动专用转矩电机系统需要对转矩轴的变化情况做出高速自动响应，因此快速自动响应转矩控制系统技术已发展成为必须充分掌握的一种技术控制方法。②完成在线服务参数值的整体设定。在线电机参数自动调整系统是基于现代电机工业驱动技术不断提出的新技术要求，大多数大型伺服电机驱动器都必须具有此类的功能。工业机器人可以在生产过程中使用在线参数调整来优化自己的算法，自动做出决策，并根据实际情况进行相关调整。

3.工业机器人控制系统

操作系统问题是目前工业运用机器人运动控制系统设备设计开发中最难以和解决的一个问题，由于许多工业机器人本身具有运动实时控制特性，因此通常系统要具有很高的运动实时操作性能。大多数工业机器人在实际工作中都使用控制卡，如果以操作系统作为辅助设备，则可以有效地提高工业机器人本身的控制精度，从而提高了整个系统的稳定性，其它工业机器通常使用伺服控制，软件本身的环境可以实现精确控制，但是对于通用系统而言，工业机器人无法充分满足其要求，并且其位置也无法满足机器人自身的控制要求，因此需要工业机器人控制系统技术进行更新和改进。

结束语

纵观我国工业机器人的技术发展研究历史，我们国家虽然技术起步较慢，但是由于拥有诸多技术和产业政策上的巨大支持，所以还一直保持着乐观的发展态度，减速器、伺服驱动器和动力控制系统将一直是我国工业机器人未来技术发展的主要研究方向，我们国家应当针对我们现有的不足，进行更加深入性的研究，最终努力推动未来工业机器人相关技术的快速发展。

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