我国工业机器人现状及发展趋势研究

摘  要：笔者在本篇文章中，就我国新时代下机器人相关领域的科研工作，以及目前我国机器人产业化发展进行了一定的分析研究。本文结合我国机器人工业中所涉及的人机交互、操作技术，GPS导航系统、环境感知等技术型理论问题进行简要的分析。在我国新时代的历史要求下，为我国的机器人产业提出自己的思考和改革新建议，对国内外机器人研究做出精准的定位研究，笔者将会根据研究数据，为我国机器人强国的战略思想开辟出新的改革道路。

关键词：机器人;工业机器人;人机交互;工业自动化

中图分类号：TP242.2       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）09-0148-03

0  引  言

工业机器人是一种能够适应于工业生产活动的机器，在操作工业生产活动的过程之中，它能够实现某种程度上的半自主或者是全自主。并且根据程序设定，机器人能够适应不同的工作生产环境。例如，适用于家庭日用的家政类机器人——我们常见的洗衣机，洗碗机等，适用于工厂生产操作的车间机床等自动化机器等。

1  国内外机器人工业的发展状况

20世纪六十年代至今，机器人经过了五十多年的发展，机器人工业已经拥有接近一百二十美元的世界规模，核算下来每年约均销售机器14万至16万台，装机容量保持在每年至少120万套，最多达到150万套，数据在此范围之间浮动。作为先进制造设备的不可分割的重要部分，工业机器人有其独有的高附加产品价值和广泛的应用范围，在我国的信息化社会的发展过程中，先进制造技术是促进其发展的一个重要的支持。这对于未来我国的工业生产活动和新时代下的社会发展来说是重要的技术支撑。同时，对我国加强军事国防具有重要意义，工业机器人预计将在未来成为在汽车、飞机、计算机之后的新型战略性产业。

在当代全球化的经济大环境之下，世界各国都把机器人技术的突破和机器人产业的发展作为推动自己国家科技发展的重要策略。美国、日本、欧洲等都对机器人技术和产业的发展投入了大量的关注，人力和物力的双重投资是机器人工业的发展越来越好的最好证明，各个国家对自己国家的科技发展表现出高度重视，它们纷纷将机器人产业的发展作为国家的重要扶持保护项目，是当代的战略性产业的发展方向，因地制宜地为其自身制定了各自国家机器人产业发展规划[1]。

最新的研究数据表明：在美国，他们的机器人产业的发展起步较早，其发展理念主要是围绕相关机器人的核心技术最终实现工业化。在2013年3月，美国提出“机器人发展路线图”，将征服周围的机器人工业，利用核心技术的发展制造出具有强大适应性并可重构装配的机器人技术。高仿真度的灵敏操作、非结构化环境感知、基于三维模型的集成和供应链设计、教育培训、自主导航，以及诸如人的健康安全领域的关键技术。在东方国家之中，日本一直是东亚国家之中拥有领先科学技术的国家，他们将工业机器人技术纳入国家发展规划和重大项目。更值得称赞的是，日本在技术和市场规模上都堪称“机器人之国”。日本同美国一样，他们也为自己的发展设计出一套机器人路线图，主要内容涉及三个方面，一是“新世纪工业机器人”理念，二是“服务机器人”理念，三是“特殊机器人”理念，从中可知，重要的技术和机器人的性能是机器人工业发展的技术指标。并且提出机器人工业的朝阳市场，即早期市场主要是创建和扩大市场，那么原先企业的机器人开发时间长、成本高等弊端将得到明显的改善。

把视线聚焦到欧洲国家，欧洲也有属于它们的发展计划——第七研发框架计划。欧盟国家在2007-2013年间对于机器人产业的研究上总共投入约6亿欧元的研究经费，并且计划在未来七年间耗费约140亿欧元的研究经费。除此之外，欧盟还对2002年至2020年十八年间欧洲机器人研究和应用的路线图做出仔细研究。

在我国新的历史环境之下，各类产业竞相发展，带来的是我国劳动力的成本随着社会的进步正向发展，成本逐年提高。社会发展到一定的阶段所必然经历这样的一个过程，即我们将不可抗地迎接我国的老龄化社会的到来，这就意味着能够进行传统加工制造业的一线技术类工人的数量将会呈反向趋势发展，即逐年递减。劳动力的丧失伴随着劳动成本的增加，我国的社会服务成本将会不断增加，中国对工业机器人和自动化加工设备的需求也会呈正向增加趋势。随着国际制造业环境的改变，各个国家之间的工业竞争也愈加激烈，柔性制造、效率提升、定制化和成本投入、全球资源的整合等关键要素将逐渐成为制造业竞争力的核心要素。基于大环境下，我国的工业机器人市场需求是刚性的、可持续的。

2  工业机器人技术特点

（1）具有先进技术的工业主要具有高精度、高智能化、高灵活性的软件应用开发制造技术。在操作过程中要测试生产过程，并对其进行控制、优化、调度、管理等多项操作，最终达到在控制成本和减少资源消耗的前提下，减少环境污染，达到增加产量和提高产品质量的目的。这个过程是机器人产业发展的中所体现的“最高工业水平”。

（2）机器人产业中所包含的成套自動化设备包括其技术升级的部分都必须具备精密制造、精细加工、柔性生产等一系列基础性的技术特点。继动力机械和计算机之后，这些技术特性又衍生出树状结构，主要是对人类的体力和智力进行不断的改造和深化。新一代生产工具是新时代历史环境下生产工具数字化、生产技能自动化、生产服务智能化的必然条件。

（3）工业机器人及成套自动化设备广泛应用于生产过程中。可用于制造、安装、检测、物流等生产环节，在汽车配件领域，工程机械制造领域、轨道交通发展领域、低压电器领域、电力和lC设备领域、军用制造业领域、烟草领域、经济领域、制药领域、采矿冶金领域、印刷出版领域等多个行业中应用广泛[2]。

（4）技术覆盖领域全面，第一，工业机器人和自动化的集成技术中包含了多种行业的理论性知识作为其技术支撑，这些知识不仅仅包含机械和工业类的理论知识，还包含工业机器人数控知识和动力学、机器人仿真技术、激光加工理论和实操知识、模块化编程、智能网络集成知识，以及工程处理、自动化等先进制造技术，涉及范围广，技术理论综合性强，在生产过程之中可以获得工作环境和简单的物体信息，通过计算机对机器工作过程的数据进行处理和分析，等到达到一定的标准，机器可以自主停止反应控制，达到自主化控制。经过一系列的发展，工业机器人具有多种人体感官的功能，甚至可以进行复杂的逻辑思维、辨别和决策，在操作环境中独立行动，与第五代计算机关系密切。

3  工业机器人的前景展望

工业机器人就发展前景而言，非常具有广延性。工业机器人的产品开发速度随着时间的递进呈正向增长，逐年递增。根据联合国最新发布的新的可调空间数据显示，世界的机器人产业一直维持着15%左右的增长率，就当今世界机器人市场的发展局面来看，此种态势表明了一种良性增长的发展。根据相关领域的专家预测，21世纪初，在机器人工业发展的10年内。涉及世界各个领域。辅助机器人的数量将超过一百万。其发展特点将呈現三个主要方面。

3.1  智能化程度更高

与今天的机器人工业相比，未来机器人工业最突出的特点将是比以往拥有更高程度的智能化。随着计算机技术、人工神经网络技术、专家系统技术、模糊控制技术、智能工程技术等高新技术领域的不断发展，将会提升机器人工业知识的学习能力和用知识解决问题的能力。同时这种技术革新还会带来视觉、力觉和感觉等感官功能的提升，使得机器人具备能够感知环境的变化的能力，这种感知能力能够让其更快地做出条件反射，具有较高的自主适应性，甚至几乎可以做到跟人一样工作[3]。

3.2  一体化联系更紧密

工业机器人的机身大多使用的是杠杆臂结构或细长竹轴向式腕关节，并结合联合机制，以及电机、减速机、编码器和其他部分，将这几类技术进行有机结合，最终机器人呈现出所有的电力、管、线不暴露的状态，呈现出一个防尘、防爆、密封的一体化机身。

3.3  应用更加广泛

立足于现实基础，工业机器人的应用范围也不仅仅局限在工业生产的领域，更多地在向向服务领域靠拢。社会的各个领域，我们能看到服务型机器人正在占据我们的生活空间，服务领域内大部分机器人能够取代人力工作。我们也因为这一改变使人类进入机器人时代。就研究数据来看，行业内的专家做出大胆猜想，未来社会中涉及家庭类的“个人机器人”一定会被推广和普及，我们的生活也将受到这类机器人的影响而变得更加美好舒适：例如仿生类机器人会被利用在各类服务业领域。这类机器人甚至会备受社会的关注和期待，又例如军事类机器人也会为保护国家领土方面发挥重要作用。

4  结  论

世界机器人工业发展呈现出蓬勃态势，机器人工业给我们的社会带来便利的同时，我们也不能忘记其带来的附加问题。一是环境污染问题、工业废气废水的排放不可避免地污染我们的水源、耕地和大气。这些伤害很多是不可逆转的，环境污染必将引起我们生存质量的下降。二是失业问题，机器有着比人工更高的工作效率，使得企业的生产效率大幅提升，越来越多的企业因成本问题选择机器，人力在很大程度上被取代，低端制造业工人失业潮出现，大批工人失业将会带来更大的经济压力。三是资源消耗，机器人工业的发展造成各种稀缺资源的急剧减少，资源在高效率的开采下消失得越来越快，资源的利用率低下等问题都使得资源的增长速度跟不上消耗的速度等等问题，对于当今的发展都是不容小觑的。不能仅仅只看到经济的增长，国力提升，生活水平的上升，而应该贯彻我国可持续发展理念，将我国的机器人工业的发展融入进去，走新时代可持续发展的机器人工业强国之路。

参考文献：

[1] 王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略 [J].机械工程学报，2014，50（9）：1-13.

[2] 陆正勇.我国工业机器人企业的机遇与挑战 [J].机械工程师，2013（9）：206-207.

[3] 张红霞.国内外工业机器人发展现状与趋势研究 [J].电子世界，2013（12）：5+7.

作者简介：高冲（1977.11-），男，汉族，吉林人，副教授，教师，硕士，研究方向：计算机网络。

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