智能制造自动化在工业机器人中应用

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摘要：在智能制造时代背景下，工业机器人自动化生产技术代表着工业智能制造的最高水平。工业自动化机器人是智能制造所依托的重要设备设施。在智能制造时代，自动化技术在工业机器人中的应用类型和应用领域丰富，相关自动化技术、工业机器人研发单位要重视自我研发和集成创新，加大投入，形成多方合作，全面优化工业机器人性能，并加快培养专业技术人才。

关键词：智能制造时代；自动化技术；工业机器人；应用

智能制造是指机械生产设备、生产过程的自动化，在智能制造时代，人作为技术的输出者及设备的操控者，更多地从事编程、监控、质控、管理等方面的工作。一直以来，我国的工业生产技术较为落后，自动化、智能化生产水平低，与西方发达国家，如德国之间存在一定的差距。因此，要想在国际市场竞争中脱颖而出，利用工业机器人来提高自动化技术应用覆盖率及生产效率十分必要，这关系到国家在智能时代发展的前途命运。

1智能制造时代工业机器人自动化技术概述

1.1智能制造时代

当前，制造业正在从机械制造时代向着独立智能制造时代跃进，一些实力雄厚的企业都在集中力量引进自动化工业机器人，改革企业的生产结构、流程及体系，使企业跟上现代化发展的步伐。智能制造时代的核心判断标准在于智能制造的技术支撑，智能制造具有独立性、系统性、开放性的特点，其可以通过集成控制系统发出指挥命令，按照预先编制好的程序开展生产制造工作，还可以实现生产过程中的数据收集、生产分析，为管理人员提供生产效率数据方面的参考。智能时代的制造业具备开放性的特征，智能制造能够完成独立学习，利用开发新技术来不断达成新要求[1]。

1.2工业机器人

工业机器人是指应用于工业生产中的机器人设备，其可以完全或者部分替代人的工作完成工业制造及生产任务。全自动、智能化工业机器人的应用意味着会降低人力资源成本，提高生产率。工业机器人的生产制造应用了机电一体化技术、仿真学技术、编程数控技术等关键技术，这些技术的应用可以使工业机器人具备丰富的任务处理功能，从而达到代替人工操作的目的。工业机器人的类型十分丰富，也具备较高的专业性，一方面能够节约机器人研发制造的成本，另一方面能满足不同企业对工业机器人的需求。当前较为常见的工业机器人有激光雕刻机器人、焊接机器人等，其中机械臂类型的机器人应用了仿生学原理，其机械臂设置了多关节，能够完成相对复杂的操作，从而代替人来开展工作。

1.3自动化技术

自动化技术是指基于自动控制理论和自动机械装置而形成的自动化处理技术，自动化技术的应用可以减少企业人力资源和安全管理的负担。一般来说，自动化技术需要应用光电子技术、自动控制系统、传感器技术、电子信息技术、数据通信技术、图像显示技术以及数据分析技术等来完成发出指令、生产操作、回收信息、运行分析以及动态监测方面的程序，并能够进行多层次、多等级的控制，还可以借助问题诊断功能，辅助企业进行生产决策和管理，调整生产计划，保障产品质量[2]。

2智能制造时代自动化技术在工业机器人中的应用类型

2.1智能控制技术

人工智能技术也叫作AI技术，是当前最先进的自动化工业机器人的核心技术。在智能控制芯片以及智能控制系统的支持下，自动化工业机器人的操作功能、水平和质量都有了很大的提升，不仅在自动化技术方面走向了智能化，让工业机器人有了自主判断能力，而且还实现了人机交互，人作为操作者和管理者，与工业机器人之间的交互更加顺畅。智能控制技术可以借助智能传感器接收传输信息之后进行分析判断，从而做出相应的操作控制和处理[3]。自动化技术往往只是按照预先设定的指令来进行操控，但是智能控制技术多了智慧分析的步骤，其中运用到了AI技术，让工业机器人有了“思考”的能力。除了既定设置好的一些技术操作指令之外，智能化的工业机器人还可以自主学习，通过不断收集新的信息来学习新的操作，并在遇到新问题时做出合理的自主应对，从而进一步减轻人力资源负担。智能控制技术受到传感器集成模块以及分析模型、决策模型的控制，采用不同的算法也会对工业机器人自动化操作产生影响，因此，要提高信息分析的准确性，才能够确保智能制造不出问题。

2.2计算机集成制造技术

计算机集成制造技术是工业机器人的基础应用技术，工业机器人本身就具备一定的集成性，其具备自动化及半自动化的操作能力，一般自动化工业机器人具备半自动化的操作模式，在集成制造技术的支持下，工业机器人能够完成系统性的工作任务。计算机集成制造技术在生产方法和流程上有离散型和持续型两种，离散型是应用于较为简单的生产工艺中的，主要应用于物理加工；持续型技术应用于更复杂的生产过程中，对相关参数和质量要求等都可以进行更改，不仅可以进行物理加工，还可以进行化学加工。计算机集成制造技术可以促使工业机器人按照规定好的生产制造要求来完成相应的工作任务，其所应用的技术包括了数据技术、分析技术和平台技术等。智能时代背景下，数据技术可以实现“智能连接获取”，并在通信过程中对数据源头的安全性进行识别和风险拦截，数据获取可以通过工业机器人的传感器、监控器等来实现，工业机器人可以在运行过程中实时获取数据。分析技术则可以实现对工业机器人实时获取的数据的分析，并通过分析来获得相应的结论。实际上，工业机器人用来进行分析的时间非常短，其必须要在极短的时间内做出可靠的分析，并同步做出相应的操作，一般来说，分析结果可以与预想设定的正确值进行对比，这样可以最大化提高工业机器人的工作效率。平台技术则能够借助多种集成技术，比如：云计算技术、图传技术等来完成具体任务的操作处理。

2.3系统集成信息化技术

系统集成信息化技术是与计算机集成制造技术密切相关的，在工业机器人的生产操作中，其还可以有内置的操作系统来对工业机器人进行控制，自动化和智能化的发展要求下，系统集成信息化技术也在不断革新，以满足工业机器人智能化、自动化开展工作的要求。系统集成信息化技术主要应用于工业机器人的后台计算机、操作站、广域网的管理中，其对工业机器人能够实现整体操作，还可以通过发布或者修改指令来进行远程操控，在关键时刻随时保障工业生产的安全。特别是工业机器人的操作应用软件较为复杂，其利用平台技术可以实现软件操作功能的集成，操作人员可以通过后台或远程操作来控制工业机器人的运转[4]。

3智能制造时代自动化技术在工业机器人中的应用领域

智能制造时代，自动化技术在工业机器人中的应用主要有如下3种领域，这3种领域对于工业机器人的要求也有差异。

3.1简单机械重复的工业制造领域

在智能制造时代，工业生产对于智能化、自动化的要求在逐步提高，工业机器人最常用于简单的、机械重复的工业制造领域，在这种领域中，工业机器人的引进和使用成本较低，很多中小型的企业也可以负担得起，比如：自动贴标签、自动包装、自动拆捆、自动切割、自动冲压等类型的工业机器人，其完全可以代替操作工人来完成一系列的工作，而且有效保障了生产车间的安全性[5]。因此，这类工业机器人的生产、销售和应用量最大，为工业机器人产业的发展打下了基础，但是这类工业机器人的智能化水平不高，相关行业对工业机器人智能化发展的需求不高。

3.2要求精密无尘的工业制造领域

在“中国制造2025”的战略规划下，工业生产正在开展大的变革，自动化技术在工业机器人领域的应用也更为普遍，自动化技术的水平也在不断提升，结合工业生产的实际情况来看，自动化技术引领下的工业机器人更适用于精密无尘的工业制造领域，在这类领域中，机器人比人类更能实现精密级的准确操作，也可以保障生产车间的无尘化，比如打磨抛光、自动焊接、3D打印等工业生产项目中，以及精密仪器、生物医药等行业中，这类工业制造领域对自动化工业机器人的智能化操作水平要求较高，工业机器人需要能够具备一定的自主思考、分析的功能。

3.3相对恶劣危险的工业制造领域

在智能制造时代，自动化技术在工业机器人中的应用提高了机器人的环境适应能力，其可以在相对恶劣危险的环境下工作，由此可以避免一些工业生产给人造成健康安全方面的危害。比如：在工业制造的化学检测领域，可以利用工业机器人来进行自动取样、化验、分析；在汽车制造领域，可以利用工业机器人来完成喷漆工序[6]。在此类工业领域，对自动化工业机器人开展智能化防护的要求较高，要求工业机器人在完成相应工作任务的同时做好自我保护，避免受到损害，从而实现长期应用。

4智能制造时代自动化技术在工业机器人中的应用发展策略

4.1重视自我研发和集成创新

智能制造时代背景下，在自动化技术应用于工业机器人的过程中，自动化技术还有很大的发展空间。相比西方发达国家，我国自动化工业机器人的起步比较晚，还存在技术研发和革新的必要性。因此，要重视工业机器人自动化技术的自我研发和集成创新，以促进我国工业机器人的设计、生产和应用，避免过度依赖进口解决国内工业机械生产自动化、智能化的需求。相关部门要加大力度，给予工业机器人行业必要的政策扶持，促进科研创新企业能够获得更多的发展资源[7]。

4.2加大投入，优化多方合作模式

工业机器人属于高端自动化、智能化生产设备，其具备较高的科技水准，就我国当前的科研能力来看还需要进一步地提升。由于工业机器人的研发需要大量的资金以及人才资源，而且自主研发周期较长、生产变现较慢，所以很多企业没有充足的资金投入这一行业中，因此，相关政府部门可以通过鼓励工业机器人研发的金融政策、税收政策方面的优惠，支持此类企业发展。同时，要优化多方合作的模式，让“双一流”高校的优质人才、国家科研人才以及企业进行合作，共同加大力度研发自主工业机器人设备，并制订完善的目标方案，形成阶段性的研创计划，从而实现自动化技术在工业机器人应用方面的革新和进步。

4.3全面优化工业机器人性能

在新时代背景下，工业生产制造过程中存在很多操作人员难以完成的任务项目，因此，必须要应用工业机器人，与此同时，为了提高工业机器人的生产效率，有必要全面优化工业机器人的综合性能。在智能时代，将更高水平的自动化技术应用于工业机器人中可以实现工业流程信息的自动提取和生产安排，还可以内置生产模块，实现模块化的生产应用。可以说，工业机器人的自动化技术是具备人工智能特性的，这样一来，工业机器人的功能则更为丰富，相应的性能也更优越，可以实现更为广泛的场景的应用。在人工智能技术的支持下，工业机器人的性能能够进一步优化，其中需要借助主控制器、单片机以及检测反馈装置等，融入计算机数控系统、输入输出单元，通过有效的操作—反馈—分析—调整的智慧化流程来确保工业机器人能够完成好每一次的操作任务[8]。

4.4培育工业机器人智能制造人才

在智能时代，要想进一步优化自动化在工业机器人中的应用离不开人才的支持，就当前来看，工业生产制造方面的人才较多，但是能够参与工业机器人智能制造的人才数量十分有限，这类型的人才需要具备数学、物理学、工程学、机电一体化、电学、信息技术科学等方面的知识，需要了解工业机器人的制造原理，并能够在团队工作中独当一面。因此，为了发展工业机器人，就应尽快在高校开设相关专业方向，制订完善的人才培养体系和计划，培育出一批工业机器人智能制造人才，补充相应的人才梯队，为工业机器人研发制造产业提供人才支持。另外，还应在高校内建立科研团队，与相关企业形成密切合作，加快智能机器人的研发制造。

5结语

综上所述，随着自动化工业机器人的推广应用，工业生产效率有了很大的提升。在智能时代背景下，工业机器人需要得到进一步的技术提升，重视自我研发和集成创新，我国应尽快培育工业机器人方面的人才，加大力度进行工业机器人的自主研发制造，以提高我国工业化生产的效率，加快工业生产改革，提高相关产业的国际竞争力。

参考文献

[1]邓润福.基于OPCUA的工业机器人联网与统一接入平台的研究和开发[D].天津:天津工业大学,2021.

[2]吕玉琳.基于工业4.0技术的智能制造系统开发及其调度优化[D].合肥:安徽大学,2021.

[3]王志鑫.智能制造背景下高职院校工科专业“1+X”书证融通途径探讨:以工业机器人应用编程“1+X”职业技能等级证书为例[J].创新创业理论研究与实践,2021,4(24):146-148.

[4]丁劲锋,杨汉嵩.智能制造视角下机械工程专业人才培养体系的构建:以无锡太湖学院机械工程学院为例[J].文化创新比较研究,2021,5(21):46-48,64.

[5]王俊卿,仲建军.工业机器人与数控机床融合技术研究[J].科技创新导报,2019,16(4):73-74.

[6]门峰,董方岐,苏青福,等.汽车企业智能制造发展现状及需求研究[J].科技创新导报,2020,17(16):93-97.

[7]常浩,顾振超,窦岩,等.智能工业搬运机器人的设计与研究[J].科技创新导报,2020,17(15):69,71.

[8]张艳丽.机械设计制造及其自动化的特点与优势及发展趋势[J].科技创新导报,2019,16(27):246,248.

作者:彭淑素 单位:湘西民族职业技术学院