工业机器人发展研究综述

刘显平 赖万灵 费昌松 杨武全

摘 要：在科学技术的高速的发展过程中，机器人已经成为了对人类影响力巨大的发明之一，工业机器人更是成为了我国制造业的核心，对推动我国制造业的健康发展产生了积极的影响。本文首先介绍了国内外工业机器人企业及产品发展概况，之后介绍了国内外工业机器人在智能化，柔性化技术上的发展，最后提出了目前所存在的技术中低端和信息安全漏洞的问题及部分解决方案。

关键词：工业机器人；机器人产品及技术；智能化

工业机器人作为一种现代化的科学技术结晶，其具有高稳定性、可靠性和高精度等主要特点，可以在高危的环境下进行作业，既减轻了工作人员的工作强度，同时也提高了作业的效率和质量，是推动制造产业发展的核心力量。随着《中国制造 2025》以及 “工业 4.0”的推进，工业机器人的发展必将得到又一次的提升。

1工业机器人国内外发展现状

现在的工业机器人技术可以说基本集中在了日本和欧洲。在中国，我们现在的机器人产业是处在产业链的下游，主要是系统集成、二次开发、定制性部件和售后服务。

1.1国内工业机器人发展现状

20世纪七十年代是我国工业机器人发展初期，70 年代的萌芽期，当时国内的一些先进知识分子已经开始意识到机器人技术在未来的重要性，并逐渐开始了对机器人技术的相关研究。而近年来国际上一些先进的机器人企业瞄准了中国庞大的市场需求，大举进入中国。除了早已进入中国的发那科（FANUC）、ABB、川崎等企业。随着中国工业企业自动化水平的不断提高，机器人自动化线的市场也会越来越大，并且逐渐成为自动化生产线的主要方式。

随着《中国制造 2025》以及 “工业 4.0”的推进，在中央及地方政府的大力推动下，我国工业机器人行业得到发展，产量全年保持增长。

国内企业中，拥有百台以上制造能力的企业也仅有沈阳新松、东莞启帆（台资）、安徽埃夫特、上海沃迪、华中数控等几家，与外资企业上万台的销售规模差距明显。

作为中国机器人产业的翘楚和工业4.0的践行者与领导者，成功研制了具有完全自主知识产权的众多工业机器人。

在技术上，国产工业机器人落后日本欧洲很多，落后四大家（库卡，ABB，Fanuc，安川）二十年以上，在创新力更是有待进一步提升。

1.2国外工业机器人发展现状

机器人的诞生地在美国，早在1962年第一台工业机器人就已经被研究出来。2018年的今天，经过五十多年的发展，美国依然成为了世界上工业机器人制造强国之一，拥有雄厚的基础，技术先进。美国的工业机器人发展过程中因为前期研究工作投入少，中后期虽然加大了力度，但是由于任然将技术路线的重心放在例如国防以及宇宙等特殊领域的高级工业机器人研发，给日本的工业机器人发展，提供了机会。直到80年代，美国才开始了第二代机器人的生产，并迅速占领其国内机器人市场的60%。日本在引进美国的机器人技术以后快速的完成了从第一台几人的生产，使用阶段的进入以及由汽车行业向各行各业的扩大。虽然日本工业机器人也曾经历短暂的低迷，但到今天依然位于国际领先地位。德国的工业机器人产量仅次于美国和日本，其机器人技术的研究和应用都居于世界领先位置。

日系和欧系的工业机器人供应商中，瑞典的ABB公司是世界上規模很大的制造公司之一。德国的KUKA Robert Gmbh公司是世界上顶级工业机器人制造商之一，目前年产量达到一万台左右。

2工业机器人技术发展

工业机器人技术发展前景是实现以传感器融合，虚拟现实与人机交互为代表的智能化技术在工业机器人上的可靠应用，提升工业机器人操作能力。除采用传统的位置，速度，加速度等传感器外，装配，焊接机器人还能够应用视觉，力觉等传感器来进行实现协调和决策控制，基于视觉的喷涂机器人姿态反馈控制，研究虚拟现实技术与人机交互环境建模系统。

工业自动化的重要因素之一因素是新一代智能传感器。工业机器人传感控制技术的研发历程经历40年的发展，当今正处于发展快速时段，研究应用范围都在不断扩大。各种高端传感器，如用加速度传感器、用于应用广泛的光电传感器、可以用于保证安全，维护运行稳定的超声波接传感器、红外线接近传感器等。对智能传感器的合理应用使得工业机器人的性能、智能水平都提升较多。

针对关键的汽车制造业，焊接行业等具体行业工艺需求，结合新型控制器技术和智能化作业技术的研究，以工业机器人为核心的生产线上的相关成套装备设计技术得到开发与应用，构成我国以智能化工业机器人为核心的成线成套自动化制造技术。

向微型化技术发展，开发毫米级机器人，用于微加工、医学、宇宙和海洋开发等领域。就使用性和成本来看，毫米级最可行。

3目前存在的问题及解决方案

目前中国的工业机器人在技术上仍然存在着许多问题。例如，目前国内工业机器人机器人本体的研发和制造，以及机器人离线仿真软件的研发。对我国工业机器人产业而言，还需在技术和产品上优化升级。其中，提升自主创新能力是关键。培育高端人才、构建机器人产业投融资平台也很重要。依托重点高校、博士后工作站、企业技术中心等创新平台，促进高端人才培养。

同时，越来越多的工业机器人嵌入了远程访问设备，允许用户连接到机器人上用于远程监控和维护。工业机器人自身在软件和协议存在多种安全漏洞，受到攻击后可能引起非常严重的后果。应加强对仿真软件及相关设备的实时监控，严格和规范相关监督机制显得尤为重要。

4结论

目前国内对机器人的需求处于上升趋势，国内企业大多与中国顶尖高校及科研院所有合作关系，并且在努力追赶和超越国外企业。在技术上，由于国外工业机器人发展历史背景，技术升级更快。在产品上，国内靠前的工业机器人企业已经有应用于多个领域多个系列成熟的工业机器人产品，但由于技术想多的滞后，同国外企业仍然有一定的差距。在解决好国内技术中低端及信息安全问题后，工业机器人作迎来新的发展机遇。随着工业机器人使用密度的不断提高，智能化、柔性化、安全性以及人机交互将是下一代工业机器人的发展趋势。

参考文献

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（作者单位：西华大学机械工程学院）