智能制造与机器人应用关键技术与发展趋势概论

柯学

摘 要 计算机技术与人工智能技术的发展，带动了行业的自动化与智能化发展，尤其是制造行业，智能化是其发展必然趋势。基于此，本文将智能制造与机器人应用作为研究对象，分析其关键技术与发展趋势，并给出了促进智能制造和机器人应用的建议，以期为相关研究提供理论帮助。

关键词 智能制造；机器人；人工智能技术

前言

在制造行业智能化发展的背景下，美国制定了先进制造计划、德国制定了工业4.0计划，我国制定了中国制造2025计划，实现制造业大国到制造业强国的转变。虽然上述三种制造计划的背景和目的不一样，但是制造计划的核心内容均是智能制造。智能制造就是构建数字化车间，将机器人代替人工操作完成产品生产制造。和传统生产线制造相比，智能制造的生产效率更高，具有显著的集成化、智能化与自动化特征。

1 智能制造与机器人应用关键技术

就目前的技术发展看来，我国制造行业重点开展智能制造建设。智能制造是制造行业发展的必然趋势，其核心内容为机器人的应用以及数字化车间的构造。制造企业将机器人应用于数字化车间，可以有效代替车间工人的体力劳动，提高产品制造的效率。随着机器人智能化的发展，机器人还会代替人类完成某些脑力劳动，从而实现智能制造。智能制造经历了三个发展阶段，第一个发展阶段是由人工发展为机器，使用机械设备代替人工操作；第二个发展阶段是由机械设备发展为自动化设备，提高生产效率；第三个发展阶段是由单台设备的流水线作业发展为集成化的生产流程，实现数字到智能的转变。在智能制造和机器人应用中，主要涉及以下几种关键技术：

第一，机器人技术，通过机器人技术的应用，解放工人额的双手，实现制作的智能化与自动化；第二，人工智能技术，智能制造的本质就是将智能技术和制造技术融合在一起，通过智能技术提高产品制造的质量与效率，因此，人工智能技术是智能制造中必不可少的关键技术；第三，数字技术，在制造行业发展的过程中，制造技术与设计技术是制造产品的前提，通过数字技术的应用，可以有效提高制造技术与设计技术的应用水平[1]。

2 智能制造与机器人应用发展趋势

2.1 机器人应用的发展趋势

机器人技术最早出现于20世纪50年代，“通用机器人”专利的发表，表明机器人技术进入发展阶段。美国AMF公司于1960年生产制造了世界第一个能够用于工业生产的机器人。随着时间的推移，机器人在工业中的应用取得了较好的发展。未来的机器人应用将会呈现出如下趋势：①软硬兼备，工业中机器人的应用需要具备先进的软件，在软件中应用人工智能技术，实现工业制造的科学生产规划、合理车间布局以及自動化上料，机器人开发需要做到软硬兼备，这就要求开发人员在具备较高信息技术水平的基础上，掌握丰富的机械知识，了解机器人控制的原理；②虚实结合，机器人并不是独立存在的，而是需要应用仿真技术和虚拟现实技术，将虚拟现实和车间实际加工联系在一起，通过虚实结合，提高机器人应用的有效性。

2.2 机器人应用发展的实现对策

为了促进智能制造建设，加强机器人应用，实现机器人应用的发展目标，技术人员可以从以下几方面入手，实现制造行业的智能化发展。

串并混联机器人的应用，传统制造行业应用的机器人大都是串联机器人，随着制造要求的增加，逐渐发展成为串联机器人与并联机器人共同应用的局面。为了实现机器人的规范应用，技术人员需要进行串并混联机器人的研发，将串联机器人的控制空间大优势，与并联机器人的刚度大优势融合在一起，提高机器人的智能化水平。

刚柔体机器人的应用，传统制造行业中应用的刚性机器人较为僵硬，难以进行一些细致的制造生产操作。因此，机器人应用领域出现了柔性机器人，如英国公司研发制造的蛇型机器人，我国研究机构也根据象鼻、蛇以及章鱼须等柔软结构进行机器人的研发，从而制造出具有灵巧关节的机器人。在未来的发展中，柔性机器人具有良好的发展前景，柔性机器人可以凭借自身良好的可达性及灵活性，解决生产制造中存在的难题，如航空制造中较深的孔洞，可以通过柔性机器人进入孔洞内部，完成生产操作。

多机器人的配合应用，智能制造中数字化车间的应用不能仅依靠一个机器人，而是需要多个机器人进行配合，协同完成制造工作。而就目前的技术水平看来，多个机器人的通信和干扰问题是技术人员解决的首要问题。技术人员需要根据不同的工作空间和任务，制定相应的控制系统，确保多个机器人的协调配合。

引进先进互联网技术，为了促进机器人应用的良好发展，技术人员需要在智能制造中引进先进互联网技术，与机器人技术进行配合应用，共同完成智能制造。可以引进的互联网技术有以下几种：第一，物联网技术，实现机器人的柔性焊接，有助于机器人感知能力的提升，可以将该类机器人用于生产数据的采集；第二，虚拟现实技术，通过虚拟机器人的应用，避免生产过程中出现安全隐患，有助于制造生产成本的降低与生产效率的提升；第三，模式识别技术，该技术能够高效识别机器人的硬件，避免机器人存在质量瑕疵，有助于机器人的有效应用[2]。

3 结束语

综上所述，智能制造是制造行业的发展趋势，可以降低产品制造的成本，提高产品制造的效率与质量。通过本文的分析可知，智能制造需要应用机器人技术、人工智能技术及数字技术，促进机器人在智能制造中的应用，技术人员需要应用串并混联机器人、刚柔体机器人，将多个机器人配合应用，结合先进的互联网技术，实现数字化车间构建的目标，促进智能制造的可持续发展。

参考文献

[1] 中国电子信息博览会.智能制造与机器人产业呈现四大发展趋势[J].中国电子商情（基础电子），2017，（05）：58，60.

[2] 张铁.工业机器人及智能制造发展现状分析[J].机电工程技术，2014，43（04）：1-3，8.