机器人在工业中的应用

龙源期刊网

工业机器人在制药工业中的应用

作者：赵锡平

来源：《科技创新与应用》2014年第26期

摘 要：1961年美国UNIMATION公司制成第一台工业机器人，80年代后，水下机器人、空间机器人、服务机器人、微小型机器人得到了巨大发展。根据国际机器人联合会（IFR）的报告显示：2010年世界新安装工业机器人11.5万套，比2009年增长超过100%；2011年各类服务机器人的数量达到1200万套。随着人工成本增加，工业产业升级及未来经济增长的需要，预计2028年一半以上的工作岗位将被智能机器人替代，当前我国机器人产业也已进入高速发展期。

关键词：机器人；光电一体化；人工智能

前言

2013年，由于工资成本上涨和新兴经济提竞争加剧，曾经的体力劳动“世界工厂”中国成工业机器人最大买家。据总部设在德国的国际机器人联合会（IFR）发布的最新数据显示，2013年中国购买了36560台工业机器人，较2012年增长近60%。2013年日本购买了26015台机器人，排名第三的美国则购买了23679台。中国工业机器人需求激增，预计到2022年中国投入运行的工业机器人数量将超过170万台。至2012年底，全球家务用机器人将达到610万台，娱乐休闲用机器人将达到900万台。30年前，个人电脑的出现，将人类带入了信息时代，人脑得到了极大地解放。今天，随着先进制造技术的发展、微电子硬件的飞速发展、人工智能的进步，机器人时代即将到来。正如微软董事长比尔·盖茨所说：“机器人将对人类的工作、交流、学习及娱乐等产生深远的的影响，就如同过去30年间个人电脑给我们带来的一样”。

1 机器人的定义

“机器人”（Robot）——国际标准化组织（ISO）给出的定义是：“一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统”。机器人主要分为工业机器人和服务机器人两类。工业机器人（industrial robot）指：自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。它可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。典型的工业机器人：如自动机械臂。服务机器人（service robot）指：除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的机器人。典型的服务机器人：如家用机器人、医疗机器人（达芬奇系统）

龙源期刊网

工业机器人在工业制造中的应用

作者：洪胜利 贺晓晨

来源：《世界家苑·学术》2017年第07期

摘要：在现代制造业中机器人是不可取代的重要装置与设备，是国家战略性产业的主要发展方向，是一个国家核心竞争力和制造业水平的核心指标。在工业制造业中大量使用机器人，不仅可以克服恶劣环境对生产的影响，减少人工的使用，保障工人的安全；而且还能够帮助企业节约生产成本，提高企业生产效率，也保证了产品的质量。为此，工业机器人的应用对促进中国工业转型升级，提升工业整体水平和核心竞争力具有重大意义

关键词：工业机器人；工业生产；应用

世界上机器人工业萌芽于50年代的美国，经过50余年的发展，已被不断地应于人类社会很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着我们的生产方式，以至今后的生活方式（比尔·盖茨在微软创立30年时向世界预言：机器人将与个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式）。因此，我们有必要以极大的兴趣关注它的发展，研究它的未来，迎接它给我们带来的机遇。

1.工业机器人简介

1.1结构组成

工业机器人是面向工业领域的具有多关节的机械手或具备多个自由度的机器人，是能实现各种高级功能的一种机电一体化机器。它可以按照预先设置的程序自动进行工作，也可以通过人的操作来控制运行。工业机器人由机座、执行机构、驱动系统和控制系统等部分组成。执行机构由臂部、腕部、手部、行走机构等组成，大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照事先设置的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号来进行控制。

1.2理论基础

工业机器人涉及到机械原理、机械设计、理论力学、自动控制理论基础、线性代数、机电一体化等机械工程类大学本科所学的诸多专业基础课程。例如，工业机器人操作臂设计就涉及到工业机器人操作臂机构、运动学、动力学、工业机器人样机或本体产品的物理参数识别、末端操作器操作轨迹规划、各种控制方法与技术等基础理论和技术。工业机器人在应用于工业生产、科研实验等实际操作任务前应具备以上基础理论。

工业机器人技术及其应用

随着现代工业的快速发展，工业机器人已经成为了不可缺少的一部分。它们能够高效地完成各种重复性任务，为企业节省大量的人力和物力成本，让生产变得更加精准和高效。在本文中，我们将讨论工业机器人技术的发展历程、现状和未来发展趋势，以及工业机器人在各个领域的应用。

一、工业机器人技术的发展历程

工业机器人的起源可以追溯到上世纪50年代，当时有几家公司开发了能够执行简单、重复性任务的机器人，如贝尔实验室的“电子手臂”和英国的“The Factory Electronic Automation Ltd”公司的“Hardwired Arm”。不过，这些早期的机器人只能够执行简单的、单一的、预定的任务。随着计算机和电子技术的不断进步，工业机器人开始变得更加智能化、灵活化。

在70年代和80年代，工业机器人的应用领域逐渐扩大，比如在汽车制造和电子生产领域。同时，机器人的工作范围也越来越广泛，从只能在固定位置上执行任务到可以在三维空间中自由移动。工业机器人也不再是机械臂的形式，还有移动机器人和协作机器人等形式的出现。

到了90年代，随着计算机技术和传感器技术的不断发展，工业机器人的应用领域和功能变得更加多样化和复杂化。比如，视觉和触觉传感器的广泛应用，使机器人能够更加准确地感知到周围环境和物体，从而执行更加灵活和智能的任务。同时，工业机器人还具有了更强的计算能力和通讯能力，能够实现远程监控和控制，为企业节省大量的维护和运维成本。

二、工业机器人技术的现状

目前，世界上最主要的工业机器人制造商有ABB、Fanuc、KUKA、Yaskawa等企业。全球工业机器人市场规模不断扩大，预计到2025年将达到240亿美元，年复合增长率为11.92%。在应用领域方面，工业机器人主要用于汽车和电子制造、食品和饮料加工、医疗等行业，但是未来也将应用到更多的领域，比如服装、家电等行业。

除了传统的工业机器人，近年来还涌现出一些新兴技术，如协作机器人、移动机器人、人工智能等。协作机器人能够和人类工作在同一空间之内，执行一些需要人机协作的任务，如物料搬运、装配等。移动机器人则具有更强的灵活性，可应用于更加复杂多变的环境中。人工智能的发展也为工业机器人的发展带来很大的机遇，在识别、决策等方面可以更加自主和高效。

机器人在工业领域的应用

机器人是指能够完成一定任务的自动化机械设备，它们在工业领域的应用越来越广泛。如今，工业机器人已经不再只是单纯的操作员，而成为了一种高效、灵活且无疲劳的自动化生产设备。

一、机器人能够做什么

机器人在工业领域的应用可以说是非常广泛了，它们不仅仅能用于组装、堆垛、喷涂、搬运等重复性任务，还可以完成极为复杂的加工和检测任务。

以汽车制造业为例，通过机器人的操作，可以完成车身焊接、涂装、喷涂、喷塑、车身检测等任务，全面提升了汽车制造业的生产效率和质量。

二、机器人为行业带来的好处

机器人在工业领域的应用不仅能够提高生产效率，而且还能够带来更多的好处。首先，在机器人的操作下，生产厂商能够大大降低人工成本，从而减少劳动力成本，提高生产效率。

其次，机器人的应用可以消除人为操作的误差。在传统的生产模式中，由于人为因素，往往会出现各种形式的误差，这不仅会降低生产效率，还会大大影响生产质量。而机器人的应用，则能够消除这些误差，从而使生产更加精准和高效。

最后，机器人在工业领域的应用还能提高生产线的灵活性。人类操作员需要进行培训，而机器人则不需要，因此，当生产流程需要调整时，机器人能够更快速地适应，并且可以轻松做出调整。

三、机器人的未来发展趋势

随着技术的不断发展，机器人在工业领域的应用将会进一步得到扩展。预计未来的机器人将会更加人性化，不仅仅能够完成任务，还能够更好地与操作员合作。此外，它们也将拥有更加先进的感知技术和自主决策能力，以更好地适应现代化生产的需求。

除此之外，随着智能化的不断扩大，机器人的应用范围也将会越来越广泛。例如，在医疗和家庭护理方面，机器人也将会扮演重要的角色，为人类提供更多的帮助。

总之，机器人在工业领域的应用已经是不可或缺的一部分，它们不仅能够提高生产效率，还可以减少人工成本、消除误差、提高灵活性。未来，机器人的应用将会更加广泛，为人类创造更多的价值。