摘要:工业机器人是制造系统的重要执行单元之一，更是实现以机代人的关键所在，是构建智能制造系统不可或缺的关键组成部分。对智能制造时代下的工业机器人发展现状进行了分析，并进一步就其发展的新趋势进行了详细探讨，希望对推动相关工作的前进能够有所借鉴。
关键词:智能制造时代;工业机器人;发展现状;发展趋势
0引言
随着工业4．0时代的到来，制造业已经开始向着实现智能制造的模式进行转变。在这一背景下，我国也适时出台了《中国制造2025》战略规划，各地政府也相继制定了配套政策和区域内制造业的发展规划。而在这些政策文件和发展规划中，工业机器人都被视作智能制造模式中不可或缺的关键组成要素，工业机器人的发展和应用已经引起了社会的高度重视和广泛关注。智能制造的显著特点就是降低制造活动对人为的依赖，通过以机代人的方式来提升制造过程管控的智能性。而工业机器人正是解决以机代人问题的关键所在，它不仅可以降低对人为的依赖，而且能够显著提升工作效率，同时在人力成本不断上涨的当下，推动工业机器人的应用还可以解决制造企业劳动力不足的困境。本文对智能制造时代下当前工业机器人的发展现状进行了分析，并进一步就其发展的新趋势进行了详细探讨，希望对推动相关工作的前进能够有所借鉴。
1工业机器人的发展现状
近年来，国家和各地政府都在倡导推动制造业实现转型升级和提质增效，同时也伴着《中国制造2025》等战略规划的提出，高端数控基础、工业机器人、载人航天器、基础工艺和装备等领域均取得了一定程度的创新和突破，工业机器人的研制能力和技术水平等方面均取得了较大改善。总的来说，我国在工业机器人领域已经形成了较为成熟的产业链，从机器人的本体到关节减速器、伺服电机等关键零部件，基本都可以进行自主生产，而且产品在汽车生产等领域取得了广泛应用(见图1)。此外，还有一小部分科研单位和生产企业对机器人生产中涉及到的全部技术环节和要素均实现了完全掌握，在工业机器人整机及其关键零部件等核心技术领域已经和国外缩小了差距，这些都表明我国的工业机器人已经从早前模仿和追赶国外的阶段向着自主研发的阶段进行迈进。虽然我国在工业机器人领域进步迅速，但这还远未达到彻底完善的地步。比如很多高精端领域使用的工业机器人依然依赖进口，国产工业机器人在运行轨迹精度、末端定位精度以及重复定位精度等方面还存在一定程度的落后;工业机器人在硬件制造方面进步明显，但在控制系统、编程语言以及标定校准方法等方面还存在发展滞后;工业机器人整机及其关键零部件在性能测试、精度检测以及误差补偿等方面还存在不少空白领域需要填补。所以，必须对工业机器人的研究做进一步深化，要与当前智能制造的发展理念相互协调，使工业机器人能够在智能制造模式中发挥出关键作用。
2智能制造时代工业机器人发展趋势
2．1提高仿生性和系统整体性，适用范围更广
在智能制造模式下，很多传统的人工操作环节都会被自动化装备取代，比如工业机器人，所以工业机器人的自动化程度会显著增强。而伴随着科技水平和制造能力的提升，工业机器人的成本会不断下降，而使用性能却不断增强。目前工业领域应用的工业机器人大多是以机械臂的形式存在，其原理是通过对人手的模仿，进而实现对人工操作的替代，进而实现自动化，这种工业机器人也是制造业乃至未来智能制造系统中应用最为广泛的，所以机械臂形式已经成为了工业机器人的主要发展方向。同时，考虑到智能制造系统中广泛采用了人工智能技术和计算机技术，再加上物联网的支持，所以工业机器人的发展也更呈现出软、硬集成的系统性特点，而且软件层面的控制系统和各个功能应用模块的重要性正在不断提升。因工业机器人无论是在手臂外形结构上还是在控制程序的编程开发上，都高度呈现出仿真拟人化的特点，所以其整体性能不断得到提升优化，在各种工业制造领域的应用可靠性也越来越高，适用范围明显更加广泛。
2．2加强与制造装备、系统的自动化集成应用
在智能制造时代，工业机器人的发展要融入到智能制造的体系当中，实现与各种制造装备的协调应用。智能制造系统是1个结构复杂且涉及要素较多的系统，既有各种硬件设施，还包括海量的信息数据以及各种软件程序。工业机器人作为该体系下的1个组成要素，要从硬件和软件2个层面接入到系统当中。硬件体系设计要结合具体的生产对象进行科学布局，将工业机器人、数控机床、物料转运装置按照生产逻辑进行合理配置，确保生产路径规划的科学性与合理性。工业机器人的控制系统及通信模块开发要考虑与制造系统兼容，既能正确接收并理解上位控制端发来的信息，又能进一步将其解析转化为执行端的操作指令，通过伺服电机驱动和多关节协调配合，完成预期动作。总之，工业机器人作为制造系统中的生产执行单元之一，其未来发展必将更加强调与系统的集成应用特性，凸显整个系统的“浑然一体”及对各个部分的“如臂使指”。
2．3完善控制系统的功能，标准化程度更高
如果将工业机器人比作人，那么控制系统就相当于“大脑”，是发挥工业机器人具体功能的核心所在。目前工业机器人和外部的通信连接以及运行控制都有赖于控制系统支持。而随着计算机技术的不断发展完善，尤其是人工智能、大数据和物联网等新兴技术的渗入，为工业机器人控制系统的优化完善提供了强大动力，控制系统的工作性能和控制精度正在逐步提升。比如在控制器方面，就由早前的专用封闭式向着开放式的方向发展，这使得工业机器人的控制系统突破了专供束缚，更加显现出通用特性，标准化程度大大提升。基于此，工业机器人的部署应用也显得更为快捷，只需针对其在智能制造系统中的应用情景进行针对性的功能调整和模块配置即可，无需再投入大量资源进行完整系统的从头开发，同时也为工业机器人的操作使用和管理维护带来了极大便利。
2.4传感器融合配置，实现对制造的智能感知与决策
人有多种感知器官，可以对感知到的信息进行思维处理，并据此进行各种操作决策。而将多传感器技术与工业机器人进行有机结合，实现二者的融合配置，可以使机器人从思维和行动决策等层面上对人类进行仿生，进而为高品质的以机代入途径的实现奠定基础。比如焊接机器人就朝着多传感器融合配置的方向发展，通过视觉等传感器的支持，可以对焊接中的焊炬等信息进行有效获取，以此为基础采取优化控制措施就能保住焊接的精确性。
3结语
多传感器集成技术的进步及其与工业机器人的融合配置，使得工业机器人可以对操控对象的当前状态进行多角度和全方位的感知，在此基础上利用信息融合技术和智能信息处理技术，可以实现基于感知结果的智能决策控制，这对提升制造装备的自动化水平乃至整合系统的智能化水平意义重大。
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作者:马超凡 单位:吉林商务旅游学校
