机器人的现状及发展趋势探析

贾斌　熊小桃　王家豪

摘  要：随着工业4.0时代的到来，机器人行业如雨后春笋般地迅速成长，机器人在农业、工业、人类日常生活中的运用，给我们的生活和生产方式带来了天翻地覆的变化。该文主要介绍了目前国内外在农业和工业方面机器人发展情况以及未来机器人的发展方向。希望能够使更多的人了解国内外机器人水平的差距，吸引更多的人参与到机器人发展事业当中。

关键词：农业机器人;工业机器人;智能化;柔性化

中图分类号：TP242                文献标志码：A

0 前言

20世纪20年代，机器人的概念诞生于一位作家的科幻小说当中，作者称之为“Robota”，意思为“劳逸，苦工”。之后的几十年，机器人不断更新换代，从第一代遥控控制的机器人到第二代程序控制的机器人，发展到今天的智能化机器人，机器人技术已经成熟到可以代替人类方方面面的工作。像德国等西方工业强国，在农业生产，工业生产方面基本上都配备了整套的机器人自动化生产链，生产效率高，产品质量好。而国内只有一些工业巨头才有相同的生产条件，大部分的公司还是以人工或者半自动化为主的生产模式，这种模式也造成国内生产效率跟国外有所差距。

总而言之，机器人技术领导了一个工业时代，代表一个国家的工业科技水平，重点发展机器人技术是一个国家具有重要战略意义的任务。

1 机器人的现状分析

1.1 农业机器人

农业机器人集VR技术、图像识别、路径规划、运动控制等技术于一体，配合或代替人类完成播种，打药，采摘，收割等农业生产工程中需要完成的工作。目前，国外在农业生产方面基本已经实现机械化，先进的机器人技术被运用到农业生产中。象美国研制出的施肥机器人，可以检测土壤成分，并计算分析，准确施肥;德国研制的除草机器人，可以根据图像识别技术识别杂草，加以清除;法国研制的采摘葡萄机器人，可以准确识别到葡萄的位置，判断成熟程度，进行采摘。国内机器人技术起步较晚，跟这些发达国家尚有差距，但是也取得了不小的成就：中国农业大学发明的采摘黄瓜机器人，不仅其工作效率是人工的4.5倍，而且可以完成采摘、回收等一整套工作;华南农业大学发明的荔枝采摘机器人，采用双目立体视觉获得荔枝的位置，然后自身进行路径规划，最后完成采摘工作，其效率基本上是人工采摘的2倍。

1.2 工业机器人

世界第一台工业机器人诞生于20世纪50年代，当时的工业机器人只能完成一些简单的搬运，装配，简单的焊接功能，精度不是很高。工业机器人发展到现在的工业4.0时代，结合物联网和网络实体系统，集现代控制技术，高端传感器，成熟的驱动设备于一体，这使其在现代工业制造中大放异彩。德国的库卡公司的六轴工业机器人，运动特性，关节承受能力和容差性都有很大的优势，受到业内人认识广泛好评;美国波士顿公司发布的Handle机器人根据视觉识别技术自动堆垛，其负载能力可达13 kg，最大移动速度能达到14 km/h，但是仍然能依靠强大的控制能力保持平稳。国内第一家上市机器人公司新松机器人自动化股份有限公司，曾在2018年平昌冬奥会上用24块透明冰屏展示的“北京八分钟”让人印象深刻。新松在工业机器人的控制系统，机械机构部分达到了国内领先水平，研究范围也相对比较宽泛，但跟国外尚有两到三代的差距。

1.3 国内总体发展现状

中国机器人行业自2012年来发展趋势良好，许多机器人企业应运而生，国内机器人公司申请专利的数量不断增长。但是，由于国内机器人行业的知识储备不足，技术人才稀缺，国内机器人水平仍处于中低端产品开发，较国外的发展水平仍有不小的差距。随着《中国制造2025》战略计划的实施，国家推出了越来越多适合中国国情的扶植激励政策，大量的人力物力投入机器人制造行业，未来中国的机器人行业也会越来越好。

2 未来发展趋势

2.1 柔性化

所谓柔性化有2个方面，一方面是运动机理类似于动物，运动方式简单连贯，动作柔软。目前，世界的前沿技术都在围绕这种仿生学展开研究，研究各种动物的运动方式，运动步态，并以此应用到机器人技术上，使机器人运动更加灵敏，降低能耗。美国军方正在研究的一种微型飞行器“侦查蝇”，运动方式跟苍蝇类似，体积小，噪声小，这使它在未来战争中能够更加有效地获取情报。另一方面是一种柔性关节，市场上现有的工业机器人，因为其自由度的限制，而存在很大的工作盲区，进而导致工作效率不足，加工方式受限。然而，柔性化关节没有工作盲区，而且在重载的生产环境中可以缓解冲击，从而减小工作误差。

2.2 智能化

近些年来，AI技术一直是技术热点，许多基于AI技术研发的智能语音交互系统已经量产。未来，AI技术在机器人上的应用将会越来越多，结合AI技术的机器人可以自我学习世界上先进的加工技术，结合用户需求提供优良的加工方案;在加工过程中，它可以自我检测加工数据，自主决策，修正加工误差，并及时反馈给操作人员，将错误记录上传至数据库，供所有加工机器人学习使用;未来的机器人将拥有更强大的计算能力，更先进的深度学习能力，更智能的人机交互能力，还会结合物联网技术，组合成整套的加工生态圈，各设备之间实现数据互通，更加便利加工过程。

2.3 低成本

随着各种新型材料的出现以及传统材料生产工艺的发展，用于生产机器人的可替代优质材料不断增加，相应的生产材料成本也随之降低。另外，越来越多的科技公司也意识到，技术融合带来的共同进步和盈利才能保证长久的发展，闭门造车终将会被时代淘汰，所以越来越多的科技公司将自己的机器人开发代码开源化，从而各个科技公司的机器人生产技术不断优化，技术成本也有很大幅度的下降。总之，結合目前各种方面的形势来看，研发，制作机器人的成本将会越来越低，机器人在不久的将来将会更平民化。

3 结语

机器人的出现改变了传统的生产方式。未来，越来越多的机器人将会出现在工业、农业、服务业等各种行业，包括我们日常的生活之中。尤其是在许多简单重复、枯燥无聊，或者高温、高压等人类不适宜进行工作的场所，更高效率、更少失误地完成人类无法完成的工作，人类将从生产劳作中解脱，这是历史发展的必然趋势。我国的机器人技术起步较晚，发展滞后。我们作为当代机器人研究从业者需要意识到自己的不足，全身心投入机器人研发中，带动国家科技水平的进步，高创新、高质量、高效率地赶超西方工业强国，引领世界。

参考文献

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[3]董作峰，高龙.我国工业机器人柔性关节应用及发展分析[J].内燃机与配件，2018（15）：79-80.