机器人在工业中的应用与发展

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机器人在工业中的应用与发展

程正富,田永酉,伏春平（重庆文理学院,重庆 402160）

摘　要: 工业机器人具有稳定可靠、工作效率高等优势，在我国的工业转型升级中将发挥重要作用。本文通过介绍工业机器人的发展，应用以及工业机器人的基本种类；最后提出了适合我国工业机器人的重要战略是工业机器人的规模化应用是前提，主机成本是核心，关键是核心零部件。同时，我国工业机器人正面临良好的时代发展机遇，必须抓住机遇，理性发展，促进我国工业机器人的快速发展。关键词: 机器人; 应用; 发展

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.10.028

0　引言

　　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[1-2]。

　　工业机器人是指工业生产中的多自由度的机器装置，能自动执行工作，按照自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人可以按照预先编排的程序运行接受人类指挥；现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的规则自由行动。工业机器人一般由控制系统、驱动系统、主体三个主要的部分组成。控制系统，按照程序发出指令信号且执行；驱动系统，由传动机构和动力装置组成，执行动作;主体，指执行机构和机座两部分，其中含臂部，腕部和手部，一些机器人还有行走功能。而从机械结构方面讲，工业机器人分为两大类：串联机器人与并联机器人。串联机器人工作的原理是一个轴的运动会导致另一个轴的坐标原点的改变，并联机器人的一个轴

1　工业机器人简介

　　（1）对电力系统内安装后的所有设备进行调试和试验，其中无论是一次设备还是二次设备都包括在调试范围内。

　　（2）电源接通以后，对所有电气设备之的作用、运行状态以及相互之间的联系进行检查和分析。

　　（3）根据生产工艺要求对设备进行合理的调试，并检查设备能否在带负载、空载、过度运行以及正常运行等情况下实现安全、可靠、稳定的运行。

　　（4）将几点宝装置的整定值和安装图纸进行认真核对，检查其是否保持一致。

　　（5）根据设备安装以及调试后的实际情况编写电气设备安装调试方案，以便为以后的工作提供有力依据。

变频器损坏。

　　（5）对于电压器安装人员必须要保证每个人都具有较高的专业技术水平和安全意识以及职业道德素质，定期对其进行教育和培训以及安全指导，不断强调安全施工注意事项，坚持安全第一的施工理念，规范安装人员的操作手段，保证安装与调试工作可以安全、顺利的进行。在安装相关设备的时候必须要严格按照图纸进行，不能投机取巧，保证施工质量的同时提高操作安全性。

5　结束语

　　综上所述，电气安装及调试对于电气工程来说占据重要位置，影响巨大。对此电力企业必须要提高重视程度，合理应用电气设备的安装和调试技术，加强技术人员的教育和管理，树立良好的安全施工意识。必须要严格按照图纸进行设备安装，规范每一操作环节，保证安装质量；安装完毕之后要做好设备的调试，保证所有的电气设备都能实现安全、稳定的运行，为电气工程建设发展贡献力量。

参考文献:

[1]赵阳.电气安装及调试处理技术解析[J].城市建设理论研究(电子版),2013(26).

[2]吴春祥.电气安装以及调试处理技术对策分析[J].城市建设理论研究(电子版),2012(04).

[3]陈志勇.浅谈电气安装及调试处理技术[J].中国高新技术企业,2011(19).

[4]王国雄.住宅建筑电气安装中存在的技术问题与解决措施[J].科技创新与应用,2012(29).

[5]崔毅.浅析建筑电气安装工程施工技术[A].科技研究——2015科技产业发展与建设成就研讨会论文集(下)[C].2015(02).

4　电气安装与调试技术的相关注意事项

　　（1）无论在什么时候，无论是安装还是调试，都要先验电后操作。由于电力系统本身就具有较高的危险性，故障多发，什么情况都有可能发生，尤其是在故障出现后可靠性更低，因此必须要不断总结经验，永远“无电当做有电看”，避免由于操作大意造成不可估量的损失。　　（2）在操作的时候正确使用电工仪器，特别是万用表，在电力工作中应用十分广泛。在安装和调试施工中，必须要保证正确的应用万用表，标准读数。随时配带备用电池，保证电量足够。需要注意的是使用时候不能超量程测量。

　　（3）在需要验电的时候必须要先停电再进行。需要隔离开关的时候不能使用断路器，因为断路器在出现问题后，出线端也可能会带电，必须要先测量后使用，随时保持警惕。

　　（4）变频器在刚切断电源后，直流母线上也会存在电压，由于电容放电需要一定的时间，需要放电5分钟才能全部释放完毕，因此危险电压是难免存在的。与此同时变频器在切断电源后也不能立即送电，不可以频繁使用变频器电源来起停变频器，这样很容易就会导致

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运动则不会改变另一个轴的坐标原点；就象生活中的串联电路和并联电路是一个道理。在机器人的开发运用过程中，最早的机器人采用的是串联机构；而并联机构则具有两个及以上的自由度，且并联方式驱动的一种闭环机构，早在二十世纪七十年代，Hunt就提出了6个自由度并联机构的机器人操作器，为并联机器人的研究奠定了基础。随着并联机器人的研究的深入，其具有的结构稳定、刚度大、承载能力大、运动负荷小、微动精度高的优点日益凸显；同时在位置求解上，我们知道串联机器人的正解容易，而反解就有很大的问题; 单并联机器人在反解方面就非常容易[3-4]。

2　机器人在工业中的应用

　　机器人在工业的运用中，因某些工种的环境比较恶劣，危险系数比较高，而且技术水平差，另外一些工种的工作内容繁重、单调、重复、时间长；以上都是工人不喜欢、不愿意从事的工作。所以用机器人代替工人来从事这些工作，在一些恶劣环境中既能够使辛苦工作的劳动者得到解脱，也保护工人的安全；与工人的劳动力相比，机器人有很多优势，不仅能适应有毒、恶劣的环境，同时机器人没有没有疲惫感、懈怠情绪，即使长时间的工作，机器人的工作效率和操作的准确度要高于工人，再加上机器人不受外界环境的影响，高危工作都能胜任。所以，机器人在工业中很受欢迎，尤其是企业老板，更喜欢这些不休假、不怕受伤、不停工作的“机械工人”。虽然机器人的应用提高了工业的生产效率，但也凸显出一个严重的社会问题就是机器人的应用，一些依靠大量工人进行生产的行业大量裁员，如何解决这些剩余劳动力成为了社会问题。为此，要辩证地看待机器人在工业中的应用。

　　随着科学技术的不断进步，机器人的应用范围也不断扩大。现在机器人不仅应用于如采矿、冶金、石油等传统工业中，也应用到了船舶、电力、航天、医药、生化、航空等现代化工业中，例如先进的抛光机器人、擦玻璃机器人、打毛刺机器人、高压线作业机器人、水下机器人等。同时，工业机器人已广泛应用于现代的汽车工业中，例如点焊、弧焊、热处理、喷漆、装配、上下料、搬运、检测等。 在物流等领域, 工业机器人正逐步代替人工从事繁重枯燥的包装、搬运、码垛作业。

3　工业机器人的种类

　　在工业生产中，移动机器人的应用广泛, 覆盖面广。 下面主要介绍移动机器人中的轮式/履带式、腿足式和仿人形机器人, 以及水下机器人和飞行机器人的一些研究进展。 轮式/履带式移动机器人主要有智能轮椅以及大型智能车辆等。定位，一般利用航迹推算、路标识别、计算机视觉、SLAM、无线定位等技术进行定位功能；运动规划与自主控制，基于地图导航完成机器人运动控制和运动路径的规划；服务作业，结合语音、图像识别, 实现人机友好交互, 提供服务。 为工业服务的,具有单臂或多臂的移动机器人研究得到重视。当下，中国科学院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学等单位开发了多种轮式/履带式移动机器人, 如可变形机器人、复合结构机器人等, 开展了环境建模、避障路径规划、识别语音命令、人机对话、路标识别定位、作业臂抓取、多机协作等方法研究。腿足式移动机器人是模仿动物、昆虫等的运动方式和腿足结构设计的机器人, 研究包括系统设计、步态设计、稳定性设计等方面的内容。二十世纪八十年代，卡内基梅隆大学研制出简单腿结构的液压驱动四足机器人。 由于液压系统在尺寸、重量、性能、控制和便携动力

工业技术

源等方面存在较大困难。 随后, 四足机器人、仿昆虫多足机器人等多采用电机驱动方式。 但也存在负重比较低、抗冲击能力弱、动态响应性能差等问题。近来，波士顿动力公司开发的BigDog，新型液压驱动四足仿生机器人, BigDog可负载300斤, 行走 20km,环境适应性好、负载能力高、续航能力强、行走速度快。在国内，国内研制的腿足式移动机器人, 多以电机为主要驱动方式, 如中国科学院沈阳自动化研究所、华中科技大学、清华大学、哈尔滨工业大学等。 山东大学研制四足机器人, 实现了 Trot 动步态行走。 仿人机器人研究主要目标在于机器人设计、步态生成、动态稳定控制等方面。 步态生成有在线生成和离线生成两种方法。 离线生成方法可完成如行走、产品加工等动作,但缺点是无法适应环境变化; 在线规划则实时调整步态规划、确定各关节的期望角。日本的本田公司研制的ASIMO仿人机器人,行走速度可达1。67m/s, 可实现复杂动作的完成等。此外,国内在仿人机器人方面也开展了大量工作，例如 国防科学技术大学研制开发了双足机器人KDW。 北京理工大学研制的BRH等, 实现了刀术表演、太极拳表演、腾空行走等复杂动作。

4　工业机器人的发展

　　工业机器人产业属于智能高端产业，在我国需要不断的培育；包括培育零部件配套商、整机制造商、系统集成商等；其中关键零部件、应用工艺、应用成本都是制约规模应用的主要问题，将产业链发展，产学研，资本投资紧密结合。首先，工业机器人的规模化应用是前提。工业机器人只有结合具体的应用工艺、应用对象、应用环境，它的智能化才能发挥作用；第二， 工业机器人的主机成本是核心。我国的工业机器人，要求成本价格合理，其中包含的投入大、产业链长等问题，需要长期发展才能在国内国外行业内形成客户信赖的品牌。再经过打通产业链中的上下游，降低机器人成本将加速工业机器人新时代的到来，这是支撑工业机器人发展的必由之路。第三，工业机器人的关键是核心零部件。核心零部件为伺服电动机、控制器、驱动器、高精度减速器，这些零部件对机器人的整体性能指标起着决定作用。

　　总之，我国工业机器人正面临良好的时代发展机遇，正在逐步走向产业化；原始创新与技术创新，依然是机器人突破性的发展关键要素，抓住机遇，理性发展，促进我国工业机器人的快速发展。

参考文献：

[1]北京中智正业研究院115报告中心.2011-2015 年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告[R].北京,2011.

[2]赵刚,程建润,林源园.新兴产业发展的战略问题[J].科技创新与生产力,2010(08):1-4.

[3]机器人技术与应用编辑部.我国工业机器人现状与发展[J]. 机器人技术与应用,2013，1(01):3-5.

[4]顾震宇.全球工业机器人产业现状与趋势[J].机电一体化,2006(02):6-10.

基金项目: 永川区科技计划项目(永川工业机器人应用研发及创新应用示范,项目编号：Ycstc,2013ac3001)