工业机器人未来发展趋势研究

摘要：随着智能制造行业的兴起，工业机器人已经不可逆转的成为未来工业生产的主力军。未来更多先进技术会与工业机器人技术相融合，进一步提升机器人工作效率，优化生产结构、节约材料消耗，降低生产成本。

关键词：人工智能；人机协作；数字化；轻量型工业机器人

伴随我国劳动力成本提高和社会人口老龄化加剧，中国制造业也逐渐向智能制造方向转型升级。工业机器人凭借高效率、低成本、智能化等优点，逐步取代人工成为制造行业的“劳动者”。工业机器人不仅可以提高生产效率和产品质量，还可以代替人工进行高强度、恶劣环境和危险环境下作业。自从1962年世界上第一台工业机器人在美国诞生以来，全球工业机器人销售量逐年上升，使用工业机器人代替人工生产的厂家也在世界各地如雨后春笋般出现。目前，工业机器人的自动化程度在逐年提高，应用领域也在逐年扩大。未来工业机器人会向着人机协作、人工智能、数字化和轻量型工业机器人方向发展。

1人机协作

人机协作机器人又称协作机器人，是工业机器人当中新成员。人机协作机器人主要工作在需要与工人配合的生产线中从事一些枯燥的、重复性且有危险性的工作，比如拾取和放置、设备看护、加工作业、质量检测等。人机协作机器人工作的生产线介于全手动和全自动生产线之间。该生产线结合了机器的精准高效和工人的创新灵巧，人机合力与传统生产线相比提高了生产效率。人机协作机器人与传统机器人相比有以下三方面不同：（1）人机协作机器人与传统机器人相比在安全性方面更出色。人机协作机器人摒弃了在传统封闭护栏内工作，取而代之与工人在同一空间内工作。工人与机器人之间的配合是技术工程师关注的焦点。人机协作机器人比传统机器人智能化程度更高，如果工人出现在正在工作的机器人运行轨迹上，机器人能够立刻感知到，并停止运行，保护工人安全。（2）在速度方面人机协作机器人会比传统机器人逊色。一方面因为人机协作机器人需要配合工人在产线进行工作，速度需要和人工契合。另一方面因为人机协作机器人为安全性考虑在速度与重量上都会有所限制。防止机器人速度过快，对工人构成危险伤害。（3）人机协作机器人相比传统机器人独立性更强。一旦人机协作机器人出现故障，它的工作岗位可以迅速被人工替代。防止产线停滞，降低生产效率。未来，人机协作机器人在与人工配合方面还有很长一段路要走。不断提高机器人的安全性、定位精度和运行速度是人机协作机器人未来努力的方向。

2人工智能

工业机器人蓬勃发展意在降低企业用工成本，降低人在工业生产中的参与度。因此，未来人工智能将在工业机器人领域，得到进一步的普及和应用。人工智能技术（ArtificialIntelligence，缩写为AI）与工业机器人技术相融合，意味机器人将会具备独立学习、判断、规划、推理、交流、感知、使用工具和操控机械的能力。人工智能技术能够帮助人们综合分析市场行情、供需关系、原材料供应、产业链导向等大数据因素，从而设计出最优生产方案。未来从方案的优化设计、原料供给、调配生产、产品仓储等一系列环节都由人工智能技术规划安排。人工智能技术还会安排合理种类和数量的机器人参与生产。从原料供给，到产线投入，再到产品仓储等一系列工业生产都在人工智能技术的控制下，有条不紊的进行。最终，产品会通过机器人包装，存储。未来，随着人工智能技术和物联网技术的发展，机器人在工业生产方面会实现无人化管理。人工智能会代替人在工业生产中起计划、决策作用。

3新工业用户

工业机器人应用的传统领域包括汽车制造业、电器设备制造业、电子制造业、金属加工行业。工业机器人在以上领域经过多年技术积淀，自动化程度较高，应用较为成熟。随着工业机器人技术的革新，机器人向着更高效、更灵活的方向发展。未来工业机器人将会进军新领域，拓展新工业用户。有些工业机器人厂商已经在生命科学、食品、消费品、缝纫等领域发展。

4数字化

工业机器人数字化可以提高机器人工作效率，降低机器人使用成本。（1）提高工作效率。未来工业机器人可以依托数字化技术，在交付客户使用之前，就具备各种各样的功能。相比较过去需要用户教机器人如何进行工作，DigitalTwin技术可以对工业机器人工作场景进行仿真。通过模拟机器人的工作场景，预先对机器人需要干什么、怎么干都有了完善的预案。一旦机器人处于相应工作环境之中，机器人会根据预先仿真场景进行工作，提高工作效率。（2）降低使用成本。在智能化工厂中，每个机器人都可以通过物联网在云端建立连接。运营客户可以通过物联网控制每台机器人。这会比传统运营模式降低运营成本。工业机器人的购买安装与维护保养费用约占总投入的80%。如果我们利用数字化技术就可以对机器人的规划、安装、运营和维护保养进行仿真，根据仿真结果设计出最优方案，可以帮助客户在使用机器人过程中节省开支。

5轻量型工业机器人

由于市场对产品的需求趋于多样化、个性化、小批量，因此柔性生产成为自动化行业未来发展的重要方向。为应对市场需求的多变和市场激烈的竞争，制造企业不断提升自身灵活性和应变能力。轻量型工业机器人应运而生，它不但可以保证生产效率，而且以自身的灵活性应对这一趋势。未来轻量型工业机器人将会在半导体、制药、电子制造等领域大显身手。工业机器人全面代替人工进行生产劳动是未来制造业的必由之路。随着科技的进步和高新技术应用于工业生产，工业机器人的功能将会更加多样化。

参考文献

[1]王琳辉.工业机器人的发展现状和未来趋势[J].科学技术创新，2019（29）.

[2]杨粤东.工业机器人的现状及未来展望[J].电子技术与软件工程，2019（19）.

[3]杜新珂.浅谈我国工业机器人的发展和应用[J].数字通信世界，2017（06）.

作者：边可可 单位：开封技师学院