工业机器人技术的应用及未来发展
摘要:结合工业机器人的研究经验与相关文献，对工业机器人的含义、发展原因、组成结构及技术特点等方面展开探讨，阐述了工业机器人技术的应用与未来发展趋势，为进一步促进工业机器人技术应用领域的深层次发展奠定基础。[1]
关键词:工业机器人;机器人技术;应用发展
The application and future development of
industrial robot technology
Abstract:Combing with the research experience and related literature，the meaning，development reason，composinstructure and technical features of industrial robot were discussed，the application and future development of industrirobot were expounded，which laid a foundation for promoting the deep development in industrial robot technology-appliefield.
Key words:Industrial robot;Robot technology;Application development
工业机器人的设计与制造是一个非常复杂的过程,涉及的技术与领域很多,如机电、电气、计算机、工业设计等,其是多种先进技术的有机结合体,因此工业机器人的发展离不开所涉及的各项技术的支持。为了更好地满足人们对使用功能的要求,工业机器人不断地向标准化和网络化发展,以下对工业机器人的技术发展与应用进行浅析。[2]
1机器人的含义及发展原因
机器人就是一种自动化机器，而控制器就是机器人的核心部分，即机器人的“大脑”。机器人的“大脑”不仅具有感知、运作、规划、协同等诸多功能，还可以通过控制机器人的“大脑”定向模拟人类的某些行为与思想。近些年，机器人实现了飞速发展且具有良好的发展前景，主要原因是机器人可以完成许多人们无法完成、不愿意做的工作，特别是在一些恶劣的、危险的、特殊的、极限的工作环境中，都可以指派机器人完成施工作业，使人们远离危险作业环境。[3]在太空、海洋等领域，人类无法在其中工作，由机器人进行探索恰恰能实现预期目标，这也是现今大力发展工业机器人的重要理由。
2工业机器人的国内外发展史
2.1国内发展史
受核心技术的限制,我国在工业机器人领域起步较晚,直到20世纪70年代才有企业和高校开始进行工业机器人的研发,截止到目前,已经开展了近40年的研究,并取得了一定的成果。在早期的研究中,主要是解决国产化的问题,因为缺乏先进的技术和经验,导致在研发过程中出现各种各样的问题,致使进度相对缓慢,随着我国对工业机器人重视程度的提升,并将其列入国家计划当中,工业机器人的发展速度明显提升,尤其是在数个五年计划中均给予工业机器人足够的支持,为其发展提供了良好的契机。[4]近些年来,随着科技的发展和社会的进步,工业机器人被广泛应用于工业生产中,并为企业带来高额的利润,其需求量也在不断扩
大,因此,机器人的自动化生产开始被引进国内,与此同时,工业生产设备也在向自动化方向发展,这些都为工业机器人的发展提供了优质的条件,目前,北京、上海、广州等一线城市已经具备了工业机器人的自主研发能力,并已经实现产业化,在实际的应用中表现良好。
2.2国外发展史
工业机器人技术最为先进的国家是日本,目前,日本占据了全球工业机器人市场份额的40%左右,日本具有最为先进可靠的技术,而且已经拓展出广阔的市场,在全球工业机器人领域占有着举足轻重的作用。[5]日本于2004年将工业机器人的发展列入到国家发展战略中,通过政府在经济及技术方面的支持,为日本工业机器人的发展提供了良好的外部环境。机器人的发源地是美国,其对工业机器人的研究也是最早的,经过多年的发展,美国在工业机器人领域也具有更为先进的技术,并且相关的生产商在研发能力上较为突出,为工业机器人技术的更新和发展提供了理论与技术支持。欧洲等其他较为发达的国家,也都给予工业机器人足够的发展支持[6]。
3工业机器人的组成结构与技术特点
工业机器人的结构主要有三个基本部分，分别是机器人的主体、机器人的控制系统及机器的驱动系统。机器人的主体由两部分组合而成，即:机座与执行机构，其中还包括腕部、臂部、手部。一般来说，在设计工业机器人的机械行走功能时，往往会包含3～6个运动轴自由度。工业机器人的技术特点主要是拟人化、可编程、通用性。其中，拟人化特点是使工业机器人具有人类行走的肢体结构，同时，机器人还要具备类似于人体形态的生物传感器。可编程特点是在工业机器人的应用过程中，要根据不同的工作环境，对其进行在线或离线编程，使机器人能在小批量或自动化生产制造过程中发挥出更好的优势[7]。通用性特点是工业机器人必须要具备的，只有这样才能确保工业机器人在更换不同操作器后，仍能执行不同的作业任务。
4工业机器人的应用情况
工业机器人被广泛应用于工业、医疗、科研、军事及人们的生活中。尤其是在工业生产制造过程中，应用最为频繁，人们常常利用工业机器人替代人类去完成一些既单调又繁重的重复性施工作业，特别是要将工业机器人应用在环境较为恶劣的地方作业。另外从事搬运、喷涂等机械加工工序时，也可应用工业机器人，以降低对人体的损害。20世纪60年代初，美国成功研制开发了新型工业机器人，将其广泛应用于工业生产领域。60%以上的工业机器人都被美国投入到汽车工业生产制造中，而此时，全世界的工业机器人约有37%从事汽车工业生产。20世纪70年代初，人们又将工业机器人与数字化控制机床巧妙地结合在一起，这大大满足了数字化柔性制造的需求，满足了多品种的小批量生产需求。[8]工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。下文例举了几种目前市场需求量较大的工业机器人。
(一)焊接机器人。由于焊接工作产生的有毒烟气和辐射，因此，大型工厂多采用焊接
