工業(yè)機(jī)器人未來發(fā)展趨勢研究

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摘要：隨著智能制造行業(yè)的興起，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)不可逆轉(zhuǎn)的成為未來工業(yè)生產(chǎn)的主力軍。未來更多先進(jìn)技術(shù)會與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相融合，進(jìn)一步提升機(jī)器人工作效率，優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、節(jié)約材料消耗，降低生產(chǎn)成本。

關(guān)鍵詞：人工智能；人機(jī)協(xié)作；數(shù)字化；輕量型工業(yè)機(jī)器人

伴隨我國勞動(dòng)力成本提高和社會人口老齡化加劇，中國制造業(yè)也逐漸向智能制造方向轉(zhuǎn)型升級。工業(yè)機(jī)器人憑借高效率、低成本、智能化等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代人工成為制造行業(yè)的“勞動(dòng)者”。工業(yè)機(jī)器人不僅可以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還可以代替人工進(jìn)行高強(qiáng)度、惡劣環(huán)境和危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)。自從1962年世界上第一臺工業(yè)機(jī)器人在美國誕生以來，全球工業(yè)機(jī)器人銷售量逐年上升，使用工業(yè)機(jī)器人代替人工生產(chǎn)的廠家也在世界各地如雨后春筍般出現(xiàn)。目前，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化程度在逐年提高，應(yīng)用領(lǐng)域也在逐年擴(kuò)大。未來工業(yè)機(jī)器人會向著人機(jī)協(xié)作、人工智能、數(shù)字化和輕量型工業(yè)機(jī)器人方向發(fā)展。

1人機(jī)協(xié)作

人機(jī)協(xié)作機(jī)器人又稱協(xié)作機(jī)器人，是工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中新成員。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人主要工作在需要與工人配合的生產(chǎn)線中從事一些枯燥的、重復(fù)性且有危險(xiǎn)性的工作，比如拾取和放置、設(shè)備看護(hù)、加工作業(yè)、質(zhì)量檢測等。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人工作的生產(chǎn)線介于全手動(dòng)和全自動(dòng)生產(chǎn)線之間。該生產(chǎn)線結(jié)合了機(jī)器的精準(zhǔn)高效和工人的創(chuàng)新靈巧，人機(jī)合力與傳統(tǒng)生產(chǎn)線相比提高了生產(chǎn)效率。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人相比有以下三方面不同：（1）人機(jī)協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人相比在安全性方面更出色。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人摒棄了在傳統(tǒng)封閉護(hù)欄內(nèi)工作，取而代之與工人在同一空間內(nèi)工作。工人與機(jī)器人之間的配合是技術(shù)工程師關(guān)注的焦點(diǎn)。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人比傳統(tǒng)機(jī)器人智能化程度更高，如果工人出現(xiàn)在正在工作的機(jī)器人運(yùn)行軌跡上，機(jī)器人能夠立刻感知到，并停止運(yùn)行，保護(hù)工人安全。（2）在速度方面人機(jī)協(xié)作機(jī)器人會比傳統(tǒng)機(jī)器人遜色。一方面因?yàn)槿藱C(jī)協(xié)作機(jī)器人需要配合工人在產(chǎn)線進(jìn)行工作，速度需要和人工契合。另一方面因?yàn)槿藱C(jī)協(xié)作機(jī)器人為安全性考慮在速度與重量上都會有所限制。防止機(jī)器人速度過快，對工人構(gòu)成危險(xiǎn)傷害。（3）人機(jī)協(xié)作機(jī)器人相比傳統(tǒng)機(jī)器人獨(dú)立性更強(qiáng)。一旦人機(jī)協(xié)作機(jī)器人出現(xiàn)故障，它的工作崗位可以迅速被人工替代。防止產(chǎn)線停滯，降低生產(chǎn)效率。未來，人機(jī)協(xié)作機(jī)器人在與人工配合方面還有很長一段路要走。不斷提高機(jī)器人的安全性、定位精度和運(yùn)行速度是人機(jī)協(xié)作機(jī)器人未來努力的方向。

2人工智能

工業(yè)機(jī)器人蓬勃發(fā)展意在降低企業(yè)用工成本，降低人在工業(yè)生產(chǎn)中的參與度。因此，未來人工智能將在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，得到進(jìn)一步的普及和應(yīng)用。人工智能技術(shù)（ArtificialIntelligence，縮寫為AI）與工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相融合，意味機(jī)器人將會具備獨(dú)立學(xué)習(xí)、判斷、規(guī)劃、推理、交流、感知、使用工具和操控機(jī)械的能力。人工智能技術(shù)能夠幫助人們綜合分析市場行情、供需關(guān)系、原材料供應(yīng)、產(chǎn)業(yè)鏈導(dǎo)向等大數(shù)據(jù)因素，從而設(shè)計(jì)出最優(yōu)生產(chǎn)方案。未來從方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)、原料供給、調(diào)配生產(chǎn)、產(chǎn)品倉儲等一系列環(huán)節(jié)都由人工智能技術(shù)規(guī)劃安排。人工智能技術(shù)還會安排合理種類和數(shù)量的機(jī)器人參與生產(chǎn)。從原料供給，到產(chǎn)線投入，再到產(chǎn)品倉儲等一系列工業(yè)生產(chǎn)都在人工智能技術(shù)的控制下，有條不紊的進(jìn)行。最終，產(chǎn)品會通過機(jī)器人包裝，存儲。未來，隨著人工智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)方面會實(shí)現(xiàn)無人化管理。人工智能會代替人在工業(yè)生產(chǎn)中起計(jì)劃、決策作用。

3新工業(yè)用戶

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域包括汽車制造業(yè)、電器設(shè)備制造業(yè)、電子制造業(yè)、金屬加工行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人在以上領(lǐng)域經(jīng)過多年技術(shù)積淀，自動(dòng)化程度較高，應(yīng)用較為成熟。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的革新，機(jī)器人向著更高效、更靈活的方向發(fā)展。未來工業(yè)機(jī)器人將會進(jìn)軍新領(lǐng)域，拓展新工業(yè)用戶。有些工業(yè)機(jī)器人廠商已經(jīng)在生命科學(xué)、食品、消費(fèi)品、縫紉等領(lǐng)域發(fā)展。

4數(shù)字化

工業(yè)機(jī)器人數(shù)字化可以提高機(jī)器人工作效率，降低機(jī)器人使用成本。（1）提高工作效率。未來工業(yè)機(jī)器人可以依托數(shù)字化技術(shù)，在交付客戶使用之前，就具備各種各樣的功能。相比較過去需要用戶教機(jī)器人如何進(jìn)行工作，DigitalTwin技術(shù)可以對工業(yè)機(jī)器人工作場景進(jìn)行仿真。通過模擬機(jī)器人的工作場景，預(yù)先對機(jī)器人需要干什么、怎么干都有了完善的預(yù)案。一旦機(jī)器人處于相應(yīng)工作環(huán)境之中，機(jī)器人會根據(jù)預(yù)先仿真場景進(jìn)行工作，提高工作效率。（2）降低使用成本。在智能化工廠中，每個(gè)機(jī)器人都可以通過物聯(lián)網(wǎng)在云端建立連接。運(yùn)營客戶可以通過物聯(lián)網(wǎng)控制每臺機(jī)器人。這會比傳統(tǒng)運(yùn)營模式降低運(yùn)營成本。工業(yè)機(jī)器人的購買安裝與維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用約占總投入的80%。如果我們利用數(shù)字化技術(shù)就可以對機(jī)器人的規(guī)劃、安裝、運(yùn)營和維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果設(shè)計(jì)出最優(yōu)方案，可以幫助客戶在使用機(jī)器人過程中節(jié)省開支。

5輕量型工業(yè)機(jī)器人

由于市場對產(chǎn)品的需求趨于多樣化、個(gè)性化、小批量，因此柔性生產(chǎn)成為自動(dòng)化行業(yè)未來發(fā)展的重要方向。為應(yīng)對市場需求的多變和市場激烈的競爭，制造企業(yè)不斷提升自身靈活性和應(yīng)變能力。輕量型工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生，它不但可以保證生產(chǎn)效率，而且以自身的靈活性應(yīng)對這一趨勢。未來輕量型工業(yè)機(jī)器人將會在半導(dǎo)體、制藥、電子制造等領(lǐng)域大顯身手。工業(yè)機(jī)器人全面代替人工進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)是未來制造業(yè)的必由之路。隨著科技的進(jìn)步和高新技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，工業(yè)機(jī)器人的功能將會更加多樣化。

參考文獻(xiàn)

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作者：邊可可 單位：開封技師學(xué)院