工业机器人故障诊断技术的发展趋势

王晓兵

（长安福特汽车有限公司杭州分公司，浙江 杭州 310000）

1 工业机器人的发展现状

工业机器人的发展主要包括以下阶段：①第一阶段主要是示教再现型机器人，该机器人主要是由示教器和控制器实现控制，按照预先设定的动作，机器人可以对记录信息进行反复执行，广泛应用在工业制造业当中；②第二阶段主要是感知型机器人，该类型机器人具备力觉和视觉感知功能，能够全面反馈和调整外界信息，现阶段已经发展到工业实际应用当中；③第三阶段主要是智能型机器人，该类机器人能够根据外部环境的变化情况对外部环境实现感知和理解。当前智能化机器人还处于研究开发阶段，因此，工业上大多使用的机器人是示教再现型机器人和感知型机器人。

最早出现工业机器人的国家是美国，其在20世纪60年代就研究开发了首台工业机器人，在经过长时间的试验和研究，美国已经成为世界范围内工业机器人技术最先进的国家。在20世纪80年代左右日本也开始研究和应用工业机器人，比如对机器人的技术研发和试验，全民提升了机器人机械电子一体化以及微电子技术，成为工业机器人研发强国。

随着我国科学技术的发展，也逐渐出现了较多先进的工业机器人，尽管我国工业机器人的保有量已经达到世界范围的25%，并在研究试验工业机器人技术方面也出现了较多的成果，然而，现有的工业机器人的某些部件还需要引进国外企业的技术设备，比如实时控制系统、高精度伺服马达以及减速机等。所以，我国在工业机器人的技术研究方面还需要投入大量精力。

2 工业机器人故障诊断技术现状

工业机器人故障诊断技术的发展主要包括以下几个阶段：①维修技术人员利用对故障机器人运行状态的观察，检测温度、运行轨迹、振动和噪声等参数的变化情况，将以上参数与正常运行状态参数进行对比分析，结合维修技术人员的工作经验判断故障；②工业机器人故障诊断和本地状态监测模式，利用错误代码可以显示机器人存在的各项安全故障，维修人员可以按照故障信息判断和诊断故障，该种故障处理方式已经在整个行业领域广泛应用；③网络故障诊断和远程实时监控模式，该种诊断技术还处于研究开发阶段。

现阶段，外国某家企业研究开发了远程服务平台，通过该平台能够给予客户故障诊断工业机器人，全面进行故障诊断和远程监控等。将机器人的故障信息安装在客户专用网络服务相当中，这样就能够对机器人可能存在的故障进行预判，给予客户相应的故障维修技术。

与该企业的故障检测方案不同，日本某企业研究开发的工业机器人自身就具备故障诊断和原程监控功能，并且不需要额外增加网络设备支持远程服务系统。可以使用原有的ip有线网络与客户现场的机器人进行远程沟通远程诊断其故障，还能够帮助故障维修技术人员进行诊断和处理现场故障。现阶段，我国大多数工业机器人生产厂家都不具备故障诊断和远程监控功能，因此，需要依靠机器人的报警机制实现故障诊断，监控机器人的运行状态。主要是利用显示器将各种错误代码显示在液晶屏上，故障维修人员在获得错误代码之后能够对故障进行处理和诊断。但是按照实际应用可以看出，在大部分状态下，错误代码无法精准地发现故障问题，并且不能准确定位故障点，因此，需要工程技术人员分析和维修故障现场。所以，我国工业机器人远程故障诊断技术还具有较大的发展空间。

3 工业机器人故障诊断技术的发展趋势

3.1 故障诊断技术远程化和智能化

工业机器人所实现的远程诊断故障技术，主要是结合了传感器技术、故障诊断技术、视觉技术、专家系统以及计算机技术等，有效联合物联网技术，实时监控计算机运行状态，并实行网络化跟踪机制。及时诊断和维修机器人运行故障，还能够在机器人运行条件下共享状态数据、分析方法、故障信息以及诊断知识等。在工业机器人故障诊断技术基础之上应用物联网技术，可以有效缩短故障间隔时间，降低企业生产成本，全面提升企业生产效率，因此，工业机器人故障诊断技术将逐渐向物联网方向发展。

3.2 故障诊断技术多源信息融合化

随着现代科技的不断发展，尤其体现在网络通信技术、信号监测处理技术以及电子技术等方面。在分析传感器信息时可以应用计算机技术，全面实现综合处理和自动分析效果，为最终决策提供重要依据。多源信息融合技术故障诊断方式主要是对工业机器人的运行状态信息进行实时监控，监控内容主要包括机械输出功率、温度、异常声音、转数、振动、压力以及输出扭矩等，结合计算机技术可以对以上各个监控指标的数据信息进行融合，还能够避免传感器信息之间的矛盾和冗余，全面减少各项不确定影响因素，准确判断故障问题出现的原因。以上所述在未来的工业机器人故障诊断技术当中需要进行全面研究开发。

3.3 多种故障诊断方法集成

现阶段，工业机器人所使用的故障诊断方法主要是故障模型诊断技术、信号处理诊断技术、遗传算法诊断技术、粗糙集诊断技术、故障树诊断技术，除了以上诊断方法之外，还包括模糊集诊断和专家系统诊断。以上各个诊断方法都存在优势与不足，某些方法只能够应用在特定场景当中，无法对其他场景表现出较高的应用效果。所以，在实际诊断期间，工业机器人需要有效结合各种方式的优势，实现多样化的故障诊断，全面促进优势互补，加强诊断实效性，这样才能从根本上满足各项需求，并成为工业机器人故障诊断技术的未来研究方向。

4 结束语

综上所述，在分析和研究工业机器人故障诊断技术时，最重要的是全面加强故障诊断准确性，能够及时排除故障，确保工业机器人运行稳定性和安全性。随着现阶段工业机器人性能不断优化，具备多种功能，能够广泛应用在各个行业领域当中，逐渐提升了机械结构精密度，这样也就导致控制系统结构逐渐呈现复杂化，也相应提高了工业机器人的故障诊断技术要求。尽管机器人领域专家已经提升了对工业机器人的研究、开发力度，并且在此基础之上提出了多样化的故障诊断方法，然而，却没有完善和创新机器人故障诊断技术，还需要深入分析工程应用问题，并提出针对性的解决措施。

［1］ 鲍敏，鲍婕，乔阳.工业机器人虚拟仿真实训中心建设研究［J］.职业技术，2017，16（08）.

［2］ 曾祥丹.工业机器人故障诊断技术的发展趋势［J］.科技风，2017（08）.