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工业机器人发展现状与趋势

2020-11-16李锶祝新洋周洪波

数码世界 2020年10期
关键词:工业机器人自动化数字化

李锶 祝新洋 周洪波

摘要:工业机器人是现代社会生活生产的中坚力量,相比普通的工业机械,工业机器人通过融合计算机、传感器,通过电子和集成电路传输数据,辅以现代成熟的算法进行控制,将人工智能+机械的模式推行得更加先进智能。

关键词:工业机器人;人工智能;自动化;数字化;现代生产

引言

如今的工业机器人相比人工,在生产的效率和质量上有大幅度的提高,降低了生产成本,尤其是在某些高危工作中,以工业机器人代替人工,对于保障现代工人的人生安全具有极重要的意义。

1 世界工业机器人的发展现状

第一台工业机器人于1962年的美国诞生,自此“工业机器人”的理念开始传播,之后随着各“工业机器人”产业的快速发展,以美国为核心,包括欧盟、日本等发达国家在内,都开始进行了大规模的工业机器人产业化。再之后,随着工业机器人产业链的成熟,产业构成也形成了相对固定的上游、中游、下游发展格局。

在上游方面,主要是关键的核心部件,比如减速器,这些核心技术具有很强的技术壁垒,因此主要被发达国家掌握和封锁。在中游方面,主要是本体及集成技术,这些技术的技术水平相对较低,除了欧美发达国家,在亚洲,拉美地区等发展中国家也有一定的分布。至于下游技术,则主要是工业机器人的二次开发及周边产品和服务,这主要分布在市场需求量较大的地区,比如我国就是以工业机器人的下游为主的主要分布国家。

2 我国工业机器人的发展现状

我国工业机器人的发展以下游产业为起点,依托强大的市场需求,不断引进和开发适合自我产业需求的工业机器人。我国的工业机器人的发展特点是,起步晚但是发展迅速。

如今,我国已经具备能力生产自己的工业机器人,随着从下游向上游的挺进,在减速器、伺服器、控制器三个关键部件的研发上有了深一步的进展,现在的国产市场上,如新松机器人自动化有限公司、哈尔滨博实自动化股份有限公司和南京埃斯顿自动化有限公司等一系列新兴国产工业机器人企业也逐渐出现,相比西方和日本的产品,我国在工业机器人上的核心产品也达到了较高的层次,不过其中的差距依旧存在,特别是在减速器方面,因为原材料的劣势导致在该方面的差距依然较大。

3 世界工业机器人的发展总趋势

在长时间的实际生产中,工业机器人以高度的自动化水平,高品质的产品质量、高效的产能以及在生产条件的优化方面都已经证明了工业机器人的先进性,在未来,工业机器人必然会更加热门和普及,整体来看,工业机器人的发展趋势有如下几点。

3.1智能化和自动化

让工业机器人拥有更高的“智商”,让其能适应更多的生产环境,提升其在不同环境中的稳定性,这是推广普及工业机器人的必然选择。比如富士康的机械装备水平虽然较高,但是工业生产的模式十分单一,很多时候都需要人工辅助机械的方式才能进行生产。因此打造工业机器人,一定要突出“人”的特点,通过机械结构的模块化构造,让机器人能具备一定的自我分析和诊断能力,防止意外事故带来的工业机器人的大面积瘫痪和出错的问题,提高工业机器人的逆境保护能力,这样才能体现出工业机器人的可靠性。这也是工业机器人进军市场的主要优势所在。

3.2仿生

仿生是现代系统智能化的重要方向,由于现代生活生产的主体必然是人,因此,仿生中的一个重要方向就是以人为主体进行“仿人”,在实现这一点上,主要通过两点,首先是需要通过植入各种高精尖传感器,比如光学传感器和力学传感器,让机器人具备最基本的视觉、声觉、触觉端口,然后就要致力于开发处理这些数据的软件系统,让工业机器人能在各种环境下仿照人的正产反应做出相似的处理方式,相比无方向的开发,以人为参照进行仿生,将会是未来工业机器人的主要研发方向,当然仿照其他动物研发工业机器人也会是一个持久的话题。

3.3标准化和系统化

在未来,随着工业机器人的更加推广和普及,工业机器人的应用范围更广,工作量更大,其维修需求也极具增加。因此,为了降低未来工业机器人的维修成本,需要对工业机器人进行标准化和系统化设计,这就好比现代的计算机USB接口,无论机械内部如何分化和复杂,最终都需要进行统一的数据输出和输入。这对于工业机器人同样重要,打造一套或几套有限的维护设备和方法,可以对市场上绝大部分工业机器人进行维护,这就需要工业机器人进行系统化和标准化的设计。

3.4人性化

人性化是人们在接触各种产品的统一要求,这对于工业机器人同样重要,人性化设计让使用者能在短时间内掌握机器的使用方法,这是引进工业机器人的市场需求方降低企业自身的生产成本的考量重点。在未来,更人性化设计的工业机器人的竞争优势将会更明显。

3.5学习能力

学习能力是最顶尖的工业机器人需要掌握的能力,在工业机器人发展到一定高度时,建立工业机器人自我的学习能力,可以有效降低后期研发中的人工投入。在工业机器人具备高度的学习能力后,工业机器人本身从被动学习开始向主动学习方向转变,像是自动化、标准化、人性化等方面都可通过机器人的自我优化进行实现,从而大大降低后续的维护成本。

3.6平民化

工业机器人最终将会服务于工业,因此平民化必然是工业机器人的重要考量因素,这才能让普通的企业具备大面积大规模装备工业机器人的可能性。在工业机器人的系统升级阶段时,要充分考虑升级后的工业机器人带来的效益是否能让企业产生更高的利润。

4 我国工业机器人的发展趋势

我国工业机器人的发展趋势在遵循世界工业机器人的发展总趋势上,还根据我国社会和国情的独有特点,走出了一些符合社会主义道路的独立趋势。

4.1依托市场率先发展产业工业机器人

想比发达国家而言,我国在研发方面已經明显落后,如果仅仅只做研发,需要极大的投入,这对于我国企业和政府而言都是一个很大的负担,因此,依托我国庞大的市场需求,立足于热门产业开始进行优化和研发具有很好的操作性,比如汽车产业、基建和军工。

汽车产业大量应用工业机器人于其生产制造环节,从毛坯的锻压制造、机械零部件加工、热处理、焊接、喷漆、装配、运输等各方面都通过工业机器人完成。因此以汽车产业的工业机器人为基本模型,通过不断设计优化,开始向其他产业推广,是我国当下工业机器人发展建设的重要方向,这也是我国未来工业机器人推广普及的重要方式,如今,在对市场的深入認识下,这已经成为了我国工业机器人发展升级的重要趋势。

另外,在军工和基建方面,也同样立足于当下我国发展的大力需求,打造出了属于自己的工业机器人,同样以这些工业机器人为原型进行推广升级,是我国独有的工业机器人的发展升级道路。

4.2依托国家政策支持,重点突破工业机器人核心技术

充分发挥社会主义独有的优势,利用政府强大的中坚调控力量进行重点突破,是我国追赶西方常用的弯道超车方法,在这方面,我国政府有关部门一直致力于对工业机器人领域的调查研究,在此基础上,制定了一系列的切实可行的利好于工业机器人发展的倾斜政策。像是在税收、投资和贷款方面都提供了较大的优惠,对工业机器人产业实行了切实可见的扶持措施。颁布一系列的条例条令有效保证该领域的研发人员的人生安全和社会权益,解决研发人员的后顾之忧。

5 结束语

虽然我国的工业机器人技术起步发展较晚,但在我们的不断努力下取得一些成果,在某些方面由于没有系统的构建和研发,这些成果显得十分松散,很难形成一套完善独立的生产建设体系,因此我国至今未能形成有气候有影响的工业机器人研发生产企业。虽然陆续成立了一些普通工业机器人生产企业,但是产品在市场上显然无法和成熟的发达国家的普通工业机器人形成竞争,所以我国的工业机器人的生产研发道路还有很长的路要走,尤其是方向问题上,走什么道路,如何建立自己的发展模式,都值得商榷。

参考文献

[1]朱齐丹.具有非驱动关节的机器人控制研究[D];哈尔滨工程大学;2017年.

[2]王丽慧.水下船体表面清刷机器人及相关技术研究[D];哈尔滨工程大学;2017年.

基金项目

湖南省教育科学“十三五”规划2020年度课题(ND208072) 应用型本科院校机械类专业创新创业人才培养“三维生态体系”研究。

作者简介

李锶,1963.3,湖南临湘市,高级实验师,研究方向:机电一体化。

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