工业机器人技术现状与产业化发展探究

杨志

摘 要：在工业化水平发展的过程中，对数字技术和信息化技术的依赖程度逐渐增加，运用了大量的智能化技术提升工业生产的效率和质量。深入分析工业机器人技术的工业生产现状以及产业化的发展的策略和未来的发展趋势，希望对智能化、规模化工业生产有积极意义。

关键词：工业机器人；导航技术；成本控制

中图分类号：TP242.2                            文献标识码：A                                  文章编号：2096-6903（2023）06-0123-03

0 引言

近年来，我国的工业机器人技术逐步发展，应用的范围更加广泛，不仅在汽车制造行业、机械加工行业以及电焊行业有广泛的应用，在喷涂、装配以及搬运码垛等行业也有一定的应用，不仅能减少人工成本，还能提升生产的效率和质量，促进我国工业生产的变革。

1 工业机器人发展现状

我国的工业机器人技术虽然较西方国家起步晚，发展水平较西方国家有一定的差距，但是却处于一个稳定而快速的发展时期。在当前社会经济全面转型升级的变革阶段，国家政策的扶持，为工业机器人的发展提供了一定的机遇，促进了我国的工业制造行业的创新发展[1]。

过去，我国在进行工业生产的时候依靠的是廉价的劳动力、资源的消耗以及对环境的破坏，这种管理模式较为粗放，不利于工业生产的可持续性发展。在劳动力成本不断上升、资源减少以及人们环保观念逐渐变强的当今社会，要想促进工业生产的转型，就要向高效率、低污染、低消耗、高附加值的方向发展，加强对工业生产的精细化管理，从而形成环境优化型和资源节约型的发展新模式。

近年来，我国不断研发工业机器人新技术，推动高校相关人才的培养，从而促进工业机器人技术的蓬勃发展。时至今日，我国的工业机器人技术水平得到了一定的提升，机器人的数量飞速增长，种类繁多，涉及装配、喷涂、焊接、冲压等不同类型，机器人研发与生产取得了巨大的成就。

2 工业机器人的类型

2.1 第一代机器人

任何技术都是一点点发展起来的，工业机器人在发展的初期也是较为低端的技术，只能进行简单的机械活动，而且并不十分灵活。例如，第一代的机器人只能进行简单的上下晃动、左右摆动等动作，无法进行复杂的工业生产，在工业生产中的应用较少[2]。此时的机器人设计较为简单，并且材料低端。此时我国的数字化技术和设备的研发也处于起步阶段，各项技术和设备的设计与制造并不成熟，相关人才匮乏，这就导致我国的第一代工业机器人功能较少，能力较差，无法广泛应用于工业生产中。此时机器人由控制器以及机器人本体组成，只能进行简单的数据编程和信息储存。

2.2 第二代机器人

第二代机器人是利用计算机的离线仿真技术开展活动的，因为其是从第一代机器人的基础上设计与研发的，因此性能上较第一代机器人强，并且机械活动更加灵活。第二代机器人属于离线编程，计算机的利用程度更高，采取离线式的计算手法进行仿真模型的建立，并使用正逆解算法实现对机器人的控制。因为第二代机器人是利用正逆解算法以及仿真技术实现控制的，因此其路径规划是通过反复的检验和检测进行的。

2.3 第三代机器人

第三代工业机器人发展期间，我国的信息技术正飞速发展，而机器人的研发也进入了智能化时代。智能机器人是在信息技术进步的基础上发展起来的，具有较为明显的优势，而且利用信息技术还能够实现多种数据的储存和编程。第三代机器人可以独立解决问题，并且还能够对生产过程中遇到的各种问题进行分析，然后给予用户信息反馈。此时智能机器人的应用范围更广，尤其是在焊接领域和搬运领域，已经实现了智能化机器人生产。

3 工业机器人的工作原理和技术

3.1 工业机器人的工作原理

工业机器人就是在工业生产领域应用的自由度較高的机械装置以及多关节机械手。在工业生产中，工业机器人可以根据设定好的程序自动执行生产任务，并利用自身的控制完成各项生产操作。工作人员可以通过计算机设定程序，然后利用遥控装置指挥机器人开展工作，完成生产任务。

当前，工业机器人已经在很多工业领域中有所应用，并逐渐摆脱了人工操作，拥有了独立进行生产操作的能力，使工业生产更加智能化和便捷化。关节型的机器人在工作中具有较高的自由度，技术人员可以在生产中通过计算机对关节的功率进行计算，然后对机器人进行全面的控制，完成各种精细化的操作。

3.2 工业机器人的技术

工业机器人优势能够实现各种高精度的工作任务，主要得益于其灵巧的操作技术、自有导航技术以及环境感知以及传感技术。

首先，机器人的机械手和臂可以仿照人手进行灵活的操作，具有感知功能，能够完成高精度的操作任务。

其次，机器人可以利用自由导航技术，在障碍物和车辆中实现自我导航，使其在工作时不会对其他的结构造成不良影响，甚至可以准确地躲避各种机械和零件，完成相关的工作。例如在装配生产中，机器人在装卸材料时候，可以及时躲避对面飞驰而来的车辆，实现高效率的材料传输。

最后，工业机器人具有非常强的感知功能，并且可以利用力觉和触觉传感器和图像解析算法等工具，对生产中存在的异常情况进行监督，从而确保生产的顺利进行。

4 我国工业机器人的产业化发展策略

4.1 政府要发挥出服务职能

当前，工业机器人发展越来越趋向于商品化和商业化，而且机器人在各个行业得到了广泛的应用，为其产业化的发展奠定了坚实的基础。相关部门应该制定相关的利好政策，促进工业机器人技术的高质量发展，从而为工业智能化发展提供助力。

当前，已经有很多对工业机器人发展有利的政策，例如《中国制造2025》对未来的工业发展进行了规划和设计，后续还颁布了针对工业机器人相关产业健康发展的文件《关于促进机器人产业健康发展的通知》等。这些文件的颁布为工业机器人的发展与创新提供了良好的环境，促进了相关企业的发展，有利于关键核心技术的攻关和智能制造装备的推广和应用。

相关部门应该进一步发挥出服务的职能，制定工业机器人的发展战略规划，同时还要根据实际的发展情况，制定扶持政策。在工业机器人产业化发展，政府财政应给予一定的支持，尤其是在工业生产模式创新方面，应加大所得税抵税的相关力度，减轻相关企业的税务负担，使其有更多的资金进行产业转型。要在信贷方面对相关企业进行帮扶，设计相应的信贷方案，对企业研发新技术和新设备进行帮扶，促进关键技术和智能制造装备的进步[3]。同时，相关部门还要制定机器人制造标准，统筹规划行业工作，从而推动行业健康发展。

4.2 重视工艺

工业机器人在本质上是智能化的装备，在工业生产中，应该根据生产的需要以及生产环境和工艺，对机器人的工作流程进行科学设计，使其发挥出应用的价值，完成各项操作任务。

在具体应用中，工业机器人需要与周边的工作环节相互协调，确保各项工作有序衔接。因此设计人员需要对机器人的内容程序等进行合理的设计，确保机器人作业时可以与周围工作站相协调，确保工业生产中的打磨、搬运、衔接等工序以及加装、检测、运输等环节紧密结合，保证工作的质量和效率。

机器人常常和其他设备共同运行，其单一的运行较少，因此企业在进行机器人的设计时，需要确保其自动化的效率符合要求，对投入产出的比例进行控制，还要注意无故障运行的时间，确保机器人的型号以及性能符合生产的要求。

企业应该重视工艺优先性，对产出的比例进行控制，推动应用集成商原则，促进工业机器人向好的方向发展。企业应重视市场需求，制定机器人的应用平衡点，使企业的整体收益有所提升。

4.3 构建工业机器人产业链

在产业链的构建中，相关企业应该促进长产业链的构建，投入更多的资金和技术，从而推动工业机器人的发展，打造高知名度、可信赖的品牌，使客户对品牌具有较强的信任度。在构建长产业链的时候，企业还要对产业链的上下游产业进行详细的了解，避免机器人的研发和相关的配套设备不匹配的情况发生，从而推动工业机器人的可持续发展，确保市场上的机器人需求持续提升。

在机器人的设计与研发中，其知名度、材料、工艺、核心部件等因素都会影响其发展，因此构建长产业链，形成集成化生产，有利于企业对机器人的整体质量有所保证，提升品牌影响力。例如，国外的工业機器人在进行无故障运行的时候，时间能够大于5万h，8 h内的功能工作失效率仅为0.2×10-4。当前的国产机器人不仅在知名度上较低，而且可靠性较差，经常会出现各种各样的故障，导致其在工业生产中无法发挥出更大的优势。如开关频繁故障、转动速度较高的零件出现精度问题、接口插件出现故障等情况，这些情况都会导致相关企业的可靠性降低。因此企业应对全产业链的生产工序进行严格的管理，投入大量的资金与人才，保证各个环节的生产的质量，使机器人最终的质量有所提高，提升其生产的可靠性。

4.4 促进技术和商务的协同创新

在产业化的发展中，工业机器人的技术和商务协同创新有助于其产业化发展。因此企业需要加强品牌建设，借助于品牌的影响力，向社会展示机器人的优势和价值，从而提升机器人的可靠性，使社会对工业机器人的信赖程度更高。

一方面，企业应该不断创新机器人设计与研发的技术，创新设计思维，利用新型材料，使机器人的自身重力提升，保证其荷载力，并且还要利用灵巧的机械手臂，使其能够灵活的运动，实现更加精准和难度更大的操作[4]。另一方面，企业还要合理利用自由导航技术，寻找突破自主导航模式的约束，使其能够更加高效率地完成各项操作任务。

企业要利用人机交互技术，将其利用到机器人的设计与制造中，使其能够完成示教特征，并利用视觉误差补偿技术，提高机器人高精度操作的能力。例如，在进行机器人的设计与研发时，高精度减速器是机器人重要的零部件，但是这项技术对于机器人的运行有着重要的影响，我国并没有成熟的经验生产高精度减速器。对此企业要不断探索，对机器人设计与制作的技术进行创新，突破相关技术瓶颈，促进机器人的可靠性，推动其产业化发展。

4.5 重视相关人才的培养

智能化工业的发展与产业结构的转型都离不开工业机器人的广泛应用，因此国家和社会十分重视相关人才的培养。企业作为机器人技术的主要研发单位，应该积极和高校展开合作，推动以企业为主体、高校为辅助的校企合作平台的建立。

国家应该出台相应的政策，给予企业和高校合作共赢的政策条件，使企业与高校针对机器人技术展开合作，从而促进高校创新创业的发展，推动新技术的发展与应用。在合作中，高校为企业提供最新的研究成果，而企业可以将最新成果买下来或者和企业展开合作实现研究成果的产业化。而企业则可以建立实训基地，为高校培养学生出一份力，共同完成人才的培养，提高人才的素质。高校人才毕业之后，就可以进入企业中，一方面可以提高高校的就业率，另一方面也有利于企业获得专业人才，促进企业科研水平的提升。

广州市金领技工学校智能制造系和南园集团展开了深入的校企合作。在合作中，双方互相探讨了关于工业机器人视觉技术的操作与编程实践，使教师们掌握了实践操作能力，提升了课堂教学能力，深化了教学改革，有利于培养出社会需要的高质量人才。

5 我国工业机器人的未来发展趋势

工业机器人技术在发展的时候具有智能化、协同化和标准化的特点，属于自动化的生产工具，在未来的发展中，其将会有以下3个趋势。

第一，未来将会出现机器人和人类共同完成生产任务的局面，技术人员可以实现对多台机器人的全面控制，从而确保生产的协调进行，提升生产的质量和效率。

第二，未来机器人将会模拟人脑进行思考，判断生产中出现的各种意外状况，并利用自身带有的算法，对故障进行分析，然后自动解决故障[5]。

第三，未来将会出现全新的微动机器人，用于提高工作的精度，并改善机器人工作的环境，使机器人可以处理越来越复杂的工序，提高工作的标准性。还会研发出组合式的智能机器人，按照一定的标准组装成智能机器人，进行更加复杂的生产步骤的操作，提高生产的效率与准确性。

6结束语

工业机器人在信息技术的不断发展中取得了较大的成就，并且在电焊、汽车制造等行业得到了广泛的应用，对工业生产水平和生产能力提升有着不可估量的作用。在未来的发展过程中，政府应做好政策帮扶，企业应与高校展开充分的校企合作，不断投入资金和技术，提升工业机器人的制作能力，促进工业机器人相关技术的产业化发展。

参考文献

[1] 季文超.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].电子元器件与信息技术，2020，4（8）：64-65.

[2] 谢晖.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].湖北农机化，2020（10）：149-150.

[3] 赵雪.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略分析[J].科学技术创新，2019（36）：72-73.

[4] 刘显忠.工业机器人的现状及发展趋势[J].中外企业家，2019 （23）：148.

[5] 袁名华.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].内燃机与配件，2019（13）：271-272.