劉顯平 賴(lài)萬(wàn)靈 費(fèi)昌松 楊武全

摘 要：在科學(xué)技術(shù)的高速的發(fā)展過(guò)程中，機(jī)器人已經(jīng)成為了對(duì)人類(lèi)影響力巨大的發(fā)明之一，工業(yè)機(jī)器人更是成為了我國(guó)制造業(yè)的核心，對(duì)推動(dòng)我國(guó)制造業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生了積極的影響。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人企業(yè)及產(chǎn)品發(fā)展概況，之后介紹了國(guó)內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人在智能化，柔性化技術(shù)上的發(fā)展，最后提出了目前所存在的技術(shù)中低端和信息安全漏洞的問(wèn)題及部分解決方案。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；機(jī)器人產(chǎn)品及技術(shù)；智能化

工業(yè)機(jī)器人作為一種現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)結(jié)晶，其具有高穩(wěn)定性、可靠性和高精度等主要特點(diǎn)，可以在高危的環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，既減輕了工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也提高了作業(yè)的效率和質(zhì)量，是推動(dòng)制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心力量。隨著《中國(guó)制造 2025》以及 “工業(yè) 4.0”的推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展必將得到又一次的提升。

1工業(yè)機(jī)器人國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)可以說(shuō)基本集中在了日本和歐洲。在中國(guó)，我們現(xiàn)在的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)是處在產(chǎn)業(yè)鏈的下游，主要是系統(tǒng)集成、二次開(kāi)發(fā)、定制性部件和售后服務(wù)。

1.1國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)七十年代是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展初期，70 年代的萌芽期，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的一些先進(jìn)知識(shí)分子已經(jīng)開(kāi)始意識(shí)到機(jī)器人技術(shù)在未來(lái)的重要性，并逐漸開(kāi)始了對(duì)機(jī)器人技術(shù)的相關(guān)研究。而近年來(lái)國(guó)際上一些先進(jìn)的機(jī)器人企業(yè)瞄準(zhǔn)了中國(guó)龐大的市場(chǎng)需求，大舉進(jìn)入中國(guó)。除了早已進(jìn)入中國(guó)的發(fā)那科（FANUC）、ABB、川崎等企業(yè)。隨著中國(guó)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，機(jī)器人自動(dòng)化線的市場(chǎng)也會(huì)越來(lái)越大，并且逐漸成為自動(dòng)化生產(chǎn)線的主要方式。

隨著《中國(guó)制造 2025》以及 “工業(yè) 4.0”的推進(jìn)，在中央及地方政府的大力推動(dòng)下，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)得到發(fā)展，產(chǎn)量全年保持增長(zhǎng)。

國(guó)內(nèi)企業(yè)中，擁有百臺(tái)以上制造能力的企業(yè)也僅有沈陽(yáng)新松、東莞啟帆（臺(tái)資）、安徽埃夫特、上海沃迪、華中數(shù)控等幾家，與外資企業(yè)上萬(wàn)臺(tái)的銷(xiāo)售規(guī)模差距明顯。

作為中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的翹楚和工業(yè)4.0的踐行者與領(lǐng)導(dǎo)者，成功研制了具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的眾多工業(yè)機(jī)器人。

在技術(shù)上，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人落后日本歐洲很多，落后四大家（庫(kù)卡，ABB，F(xiàn)anuc，安川）二十年以上，在創(chuàng)新力更是有待進(jìn)一步提升。

1.2國(guó)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

機(jī)器人的誕生地在美國(guó)，早在1962年第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人就已經(jīng)被研究出來(lái)。2018年的今天，經(jīng)過(guò)五十多年的發(fā)展，美國(guó)依然成為了世界上工業(yè)機(jī)器人制造強(qiáng)國(guó)之一，擁有雄厚的基礎(chǔ)，技術(shù)先進(jìn)。美國(guó)的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展過(guò)程中因?yàn)榍捌谘芯抗ぷ魍度肷?，中后期雖然加大了力度，但是由于任然將技術(shù)路線的重心放在例如國(guó)防以及宇宙等特殊領(lǐng)域的高級(jí)工業(yè)機(jī)器人研發(fā)，給日本的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展，提供了機(jī)會(huì)。直到80年代，美國(guó)才開(kāi)始了第二代機(jī)器人的生產(chǎn)，并迅速占領(lǐng)其國(guó)內(nèi)機(jī)器人市場(chǎng)的60%。日本在引進(jìn)美國(guó)的機(jī)器人技術(shù)以后快速的完成了從第一臺(tái)幾人的生產(chǎn)，使用階段的進(jìn)入以及由汽車(chē)行業(yè)向各行各業(yè)的擴(kuò)大。雖然日本工業(yè)機(jī)器人也曾經(jīng)歷短暫的低迷，但到今天依然位于國(guó)際領(lǐng)先地位。德國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和日本，其機(jī)器人技術(shù)的研究和應(yīng)用都居于世界領(lǐng)先位置。

日系和歐系的工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商中，瑞典的ABB公司是世界上規(guī)模很大的制造公司之一。德國(guó)的KUKA Robert Gmbh公司是世界上頂級(jí)工業(yè)機(jī)器人制造商之一，目前年產(chǎn)量達(dá)到一萬(wàn)臺(tái)左右。

2工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展前景是實(shí)現(xiàn)以傳感器融合，虛擬現(xiàn)實(shí)與人機(jī)交互為代表的智能化技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人上的可靠應(yīng)用，提升工業(yè)機(jī)器人操作能力。除采用傳統(tǒng)的位置，速度，加速度等傳感器外，裝配，焊接機(jī)器人還能夠應(yīng)用視覺(jué)，力覺(jué)等傳感器來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)和決策控制，基于視覺(jué)的噴涂機(jī)器人姿態(tài)反饋控制，研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人機(jī)交互環(huán)境建模系統(tǒng)。

工業(yè)自動(dòng)化的重要因素之一因素是新一代智能傳感器。工業(yè)機(jī)器人傳感控制技術(shù)的研發(fā)歷程經(jīng)歷40年的發(fā)展，當(dāng)今正處于發(fā)展快速時(shí)段，研究應(yīng)用范圍都在不斷擴(kuò)大。各種高端傳感器，如用加速度傳感器、用于應(yīng)用廣泛的光電傳感器、可以用于保證安全，維護(hù)運(yùn)行穩(wěn)定的超聲波接傳感器、紅外線接近傳感器等。對(duì)智能傳感器的合理應(yīng)用使得工業(yè)機(jī)器人的性能、智能水平都提升較多。

針對(duì)關(guān)鍵的汽車(chē)制造業(yè)，焊接行業(yè)等具體行業(yè)工藝需求，結(jié)合新型控制器技術(shù)和智能化作業(yè)技術(shù)的研究，以工業(yè)機(jī)器人為核心的生產(chǎn)線上的相關(guān)成套裝備設(shè)計(jì)技術(shù)得到開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，構(gòu)成我國(guó)以智能化工業(yè)機(jī)器人為核心的成線成套自動(dòng)化制造技術(shù)。

向微型化技術(shù)發(fā)展，開(kāi)發(fā)毫米級(jí)機(jī)器人，用于微加工、醫(yī)學(xué)、宇宙和海洋開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。就使用性和成本來(lái)看，毫米級(jí)最可行。

3目前存在的問(wèn)題及解決方案

目前中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人在技術(shù)上仍然存在著許多問(wèn)題。例如，目前國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人機(jī)器人本體的研發(fā)和制造，以及機(jī)器人離線仿真軟件的研發(fā)。對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)而言，還需在技術(shù)和產(chǎn)品上優(yōu)化升級(jí)。其中，提升自主創(chuàng)新能力是關(guān)鍵。培育高端人才、構(gòu)建機(jī)器人產(chǎn)業(yè)投融資平臺(tái)也很重要。依托重點(diǎn)高校、博士后工作站、企業(yè)技術(shù)中心等創(chuàng)新平臺(tái)，促進(jìn)高端人才培養(yǎng)。

同時(shí)，越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人嵌入了遠(yuǎn)程訪問(wèn)設(shè)備，允許用戶連接到機(jī)器人上用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和維護(hù)。工業(yè)機(jī)器人自身在軟件和協(xié)議存在多種安全漏洞，受到攻擊后可能引起非常嚴(yán)重的后果。應(yīng)加強(qiáng)對(duì)仿真軟件及相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控，嚴(yán)格和規(guī)范相關(guān)監(jiān)督機(jī)制顯得尤為重要。

4結(jié)論

目前國(guó)內(nèi)對(duì)機(jī)器人的需求處于上升趨勢(shì)，國(guó)內(nèi)企業(yè)大多與中國(guó)頂尖高校及科研院所有合作關(guān)系，并且在努力追趕和超越國(guó)外企業(yè)。在技術(shù)上，由于國(guó)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展歷史背景，技術(shù)升級(jí)更快。在產(chǎn)品上，國(guó)內(nèi)靠前的工業(yè)機(jī)器人企業(yè)已經(jīng)有應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域多個(gè)系列成熟的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，但由于技術(shù)想多的滯后，同國(guó)外企業(yè)仍然有一定的差距。在解決好國(guó)內(nèi)技術(shù)中低端及信息安全問(wèn)題后，工業(yè)機(jī)器人作迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。隨著工業(yè)機(jī)器人使用密度的不斷提高，智能化、柔性化、安全性以及人機(jī)交互將是下一代工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。

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（作者單位：西華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院）