王義節(jié)

（上海鼎易金融設(shè)備有限公司，上海201802）

工業(yè)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)模式已經(jīng)趕不上社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度和需求，只有不斷提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量才能促進(jìn)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。但是，如果單靠傳統(tǒng)的人工進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)將會(huì)嚴(yán)重降低工業(yè)生產(chǎn)效率，因此，將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，極大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

1 工業(yè)機(jī)器人原理與分類(lèi)

1.1 工業(yè)機(jī)器人原理

當(dāng)前，我國(guó)最為成熟的一類(lèi)工業(yè)機(jī)器人通常被應(yīng)用于各類(lèi)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，這類(lèi)工業(yè)機(jī)器人其實(shí)就是提前在機(jī)器人中安裝程序，在啟動(dòng)操作程序后機(jī)器人可替代人類(lèi)自動(dòng)重復(fù)執(zhí)行命令。工業(yè)機(jī)器人的基本結(jié)構(gòu)如圖1 所示：

圖1 工業(yè)機(jī)器人的主要組成部分

在圖1 中可以看出，工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形成了一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，工作人員可以通過(guò)控制器、驅(qū)動(dòng)器等來(lái)驅(qū)使工業(yè)機(jī)器人完成指定的任務(wù)。此外，在工業(yè)生產(chǎn)中常使用的工業(yè)機(jī)器人為關(guān)節(jié)型結(jié)構(gòu)，工業(yè)機(jī)器人的每一個(gè)關(guān)節(jié)都是由獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行控制。

1.2 工業(yè)機(jī)器人分類(lèi)

近年來(lái)，我國(guó)的自動(dòng)化控制技術(shù)邁進(jìn)了新的階段，當(dāng)前我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人主要分為以下幾個(gè)種類(lèi)：

1.2.1 離線編程機(jī)器人。該機(jī)器人的編程系統(tǒng)不需要連線控制，只需要利用計(jì)算機(jī)就可以進(jìn)行無(wú)線遙控控制，通過(guò)對(duì)工作機(jī)器人可能出現(xiàn)的工作場(chǎng)景進(jìn)行模擬控制，并根據(jù)模擬信息來(lái)建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，最后需要?duì)試驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行正逆解運(yùn)算就可以真正地對(duì)工作機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)行控制。此外，在離線的情況下也可以對(duì)此款機(jī)器人的運(yùn)行路線進(jìn)行提前規(guī)劃設(shè)定。利用進(jìn)行三維動(dòng)畫(huà)的仿真運(yùn)算，以驗(yàn)算編程的正確性，最后再將檢測(cè)過(guò)的正確代碼發(fā)送給機(jī)器人控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的運(yùn)行控制。

1.2.2 智能機(jī)器人。智能機(jī)器人具有像人那樣的感受，識(shí)別，推理和判斷能力，具有較為發(fā)達(dá)的頭腦- 中央計(jì)算機(jī)；同時(shí)智能機(jī)器人還有著各種類(lèi)型的傳感器，這些傳感器類(lèi)似于人的視、聽(tīng)、感覺(jué)系統(tǒng)；此外智能機(jī)器人也運(yùn)動(dòng)單元，即驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這樣的機(jī)器人就具備思考學(xué)習(xí)、擁有感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)要素了，是涉及到許多前言領(lǐng)域的高科技集成體；比如有的智能機(jī)器人裝有重力傳感器，該設(shè)計(jì)模塊采用的集成電路型號(hào)為HX711，該集成電路采用的芯片為24 位A/D 轉(zhuǎn)換器，它的稱(chēng)重傳感器更加地精確、靈敏、可靠，通過(guò)兩路模擬輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的稱(chēng)重，因此靈敏度更高，也更加安全可靠。

1.2.3 示教再現(xiàn)機(jī)器人。示教再現(xiàn)機(jī)器人有別于其余的機(jī)器人，它的構(gòu)造中最為重要的兩個(gè)板塊就是運(yùn)動(dòng)控制器和示教盒，它的操作步驟比較地簡(jiǎn)潔和方便，只需要利用示教盒對(duì)機(jī)器人的各種運(yùn)行控制信息進(jìn)行在線編程然后將其儲(chǔ)存在云端上。當(dāng)需要時(shí)，機(jī)器人會(huì)通過(guò)接受的命令利用運(yùn)行控制器做出制定的示教動(dòng)作，然后使得機(jī)器人自動(dòng)運(yùn)行。該機(jī)器人因?yàn)榫哂胁僮骱?jiǎn)潔、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍較廣。

2 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

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

與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家針對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究進(jìn)度和現(xiàn)狀相比，我國(guó)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的研究時(shí)間十分地短暫，從20 世紀(jì)70 年代開(kāi)始萌芽，至今只經(jīng)歷了40 多年的研究發(fā)展。但是，在自動(dòng)化技術(shù)和智能化技術(shù)的推動(dòng)下，我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始朝著自動(dòng)化和智能化的方向發(fā)展，并在工業(yè)生產(chǎn)中承擔(dān)了重要的角色。目前，我國(guó)專(zhuān)門(mén)研究工業(yè)區(qū)機(jī)器人的研究單位已超過(guò)230 家，并且隨著我國(guó)智能技術(shù)和集成技術(shù)的穩(wěn)定快速發(fā)展，我國(guó)已經(jīng)不局限于研究一些小型的機(jī)器人，也能夠獨(dú)立自主地研究制造一些大型工業(yè)機(jī)器人，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究制造水準(zhǔn)也在穩(wěn)步提升，絲毫不輸于國(guó)際上的先進(jìn)技術(shù)。

2.2 國(guó)外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

在國(guó)外，第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人誕生于1954 年的美國(guó)，它是由德?tīng)栁衷O(shè)計(jì)的一款電子可編程工業(yè)機(jī)器人，并于8 年后正式投放到美國(guó)的汽車(chē)公司進(jìn)行使用，這就是第一代機(jī)器人。從此，世界范圍內(nèi)開(kāi)始了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究，而日本成為了世界上擁有最多機(jī)器人的國(guó)家。20 世紀(jì)80 年代，世界工業(yè)朝著自動(dòng)化和高度集成化發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人借此獲得了進(jìn)一步的發(fā)展，并極大地推動(dòng)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。當(dāng)前，世界的工業(yè)機(jī)器人不僅產(chǎn)量大幅度提高，技術(shù)也在不斷地完善，其中瑞士，德國(guó)和日本的工業(yè)機(jī)器人最具有優(yōu)勢(shì)，且他們生產(chǎn)的機(jī)器人在世界范圍內(nèi)得到了推廣使用。

3 工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展展望

3.1 加強(qiáng)專(zhuān)利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化

在國(guó)外，關(guān)于工業(yè)機(jī)器人的專(zhuān)利技術(shù)主要屬于企業(yè)，他們的專(zhuān)利技術(shù)不僅與工業(yè)生產(chǎn)和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)密切聯(lián)系，更加重視利用國(guó)家專(zhuān)利合作條約，從而保護(hù)國(guó)際市場(chǎng)。但是，在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的專(zhuān)利技術(shù)主要來(lái)自于科研院所或者高校，相關(guān)科研人員的專(zhuān)利意識(shí)比較薄弱，他們的專(zhuān)利水準(zhǔn)更多地是通過(guò)對(duì)職稱(chēng)的評(píng)定體現(xiàn)出來(lái)，結(jié)果忽視了專(zhuān)利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。所以，我國(guó)必須加強(qiáng)對(duì)（轉(zhuǎn)下頁(yè)）專(zhuān)利技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，將專(zhuān)利技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)和市場(chǎng)相聯(lián)系，從而促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展。

3.2 以大數(shù)據(jù)分析為手段建立專(zhuān)利預(yù)警體系

隨著社會(huì)的發(fā)展，人類(lèi)的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)來(lái)自于各行各業(yè)，其種類(lèi)和體系都十分地復(fù)雜多樣，可以說(shuō)，現(xiàn)在我們正處于大數(shù)據(jù)時(shí)代。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)生產(chǎn)的擴(kuò)大通常依賴(lài)于大數(shù)據(jù)的分析，通過(guò)對(duì)大數(shù)據(jù)的分析來(lái)了解各個(gè)地區(qū)工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)，從而選擇適合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的工業(yè)類(lèi)型，然后再選擇合適的廠址。所以，為了發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，必須以大數(shù)據(jù)分析為手段，建立起專(zhuān)門(mén)的專(zhuān)利預(yù)警體系，然后根據(jù)我國(guó)國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，從專(zhuān)利、法律和市場(chǎng)三個(gè)角度出發(fā)，建立起科學(xué)的工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)利預(yù)警體系，從而有效地避免利益糾紛。

3.3 瞄準(zhǔn)工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵零部件領(lǐng)域進(jìn)行專(zhuān)利布局

在全面展望工業(yè)機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展時(shí)，必須瞄準(zhǔn)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵部件領(lǐng)域進(jìn)行專(zhuān)利布局，及時(shí)地靠近和掌握行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)，以便取得先機(jī)。目前，工業(yè)機(jī)器人最為關(guān)鍵的零部件主要有減速機(jī)、伺服電機(jī)、控制器三個(gè)部分，如果針對(duì)這三個(gè)部分的研究沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展，那么工業(yè)機(jī)器人無(wú)法得到進(jìn)一步的發(fā)展。所以，在研究的過(guò)程中必須把控各個(gè)關(guān)鍵部件的技術(shù)，提取核心成分，構(gòu)建嚴(yán)密的專(zhuān)利布局網(wǎng)絡(luò)，有意識(shí)地保護(hù)專(zhuān)利成果。

3.4 對(duì)工業(yè)機(jī)器人未來(lái)應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行超前布局

當(dāng)前，在我國(guó)的這些工業(yè)機(jī)器人中超過(guò)一半的機(jī)器人為焊接機(jī)器人，而在發(fā)達(dá)國(guó)家，他們有60%為工業(yè)機(jī)器人為汽車(chē)服務(wù)，一些跨國(guó)公司將工業(yè)機(jī)器人投放到汽車(chē)制造中，結(jié)果忽視了在電子、醫(yī)藥、食品等行業(yè)的應(yīng)用。所以，為了發(fā)展工業(yè)機(jī)器人，必須著眼于未來(lái)的應(yīng)用領(lǐng)域，并進(jìn)行超前布局，從而不斷地優(yōu)化工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。

3.5 建立并完善工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)政策

工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為世界各國(guó)進(jìn)行高科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)、熱點(diǎn)和戰(zhàn)略制高點(diǎn)，被列為優(yōu)先發(fā)展的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。雖然我國(guó)也將工業(yè)機(jī)器人歸入到國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展策略中，但是缺少相關(guān)的產(chǎn)業(yè)扶持政策。因此，政府要積極鼓勵(lì)企業(yè)與各個(gè)高校以及科研機(jī)構(gòu)能夠達(dá)成戰(zhàn)略合作，初步形成工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)、高校與科研機(jī)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，加大對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)力度，不斷創(chuàng)新發(fā)展相關(guān)技術(shù)。

4 結(jié)論

總之，社會(huì)經(jīng)濟(jì)和國(guó)家的繁榮始終要依賴(lài)于工業(yè)的發(fā)展，如今隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量較低，無(wú)法適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。所以，為了確保國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速率和質(zhì)量，就必須不斷創(chuàng)新發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)，打破傳統(tǒng)的純?nèi)斯どa(chǎn)，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能化、自動(dòng)化，對(duì)于我國(guó)工業(yè)的發(fā)展有著重要的作用。