科技与企业 203科技创新工业机器人的技术发展及其应用

【摘要】随着计算机技术的应用和发展，其在各行各业的应用越来越频繁，而工业机器人的发明则将计算机技术完美的应用到了工业生产中。对于工业机器人，其经历了较长时间的发展，到目前为止，已经广泛应用在各个工业生产行业中，为人类的发展创造了巨大的价值。本文对工业机器人的发展进行了简单的介绍，并对未来工业机器人的市场需求进行了深层次的分析。本文对未来工业机器人的发展方向进行了简单的分析。

【关键词】工业机器人；市场需求；关键技术；

问题

工业机器人制造和发展的过程中涉及到的技术和领域非常多，包括机械、电子和计算机等，通过多种高新技术的整合形成的一种综合式的研究领域，因此，工业机器人在发展的过程中对所有涉及到的科学领域都一定的联系。随着工业机器人发展的标准化和网络化等成都越来越高，其在使用的过程中能够满足人们的更多需求，本文对工业机器人的技术发展和应用进行了简单的分析。

1、机器人发展历程1.1 国内发展史我国的工业机器人起步较晚，大概在上世纪70年代才开始进行工业机器人的研究，到目前为止，我国的工业机器人发展已经经历了30多年的时间。对于工业机器人的前期研究，其主要是自主研发，在这一过程中面临的问题较多，导致发展较为缓慢，随后我国将其列入到我国的国家计划中，发展速度开始加快，特别是几个五年计划中对工业机器人发展的技术支持，为我国的工业机器人发展提供了充足的动力。

近些年来，随着科学技术的不断发展，我国的工业机器人生产和制造逐渐为用户带来了巨大的经济效益，而机器人的自动化生产也逐渐被引进我国，国内的各行各业也在逐渐将生产设备向着自动化技术前进，这都为我国的工业机器人发展创造了良好的外部环境。截止到目前，我国的北进和上海等城市已经拥有了具有自主知识产权的工业机器人产品，一些产品已经投入了市场，为我国的工业机器人发展创造了良好的条件。

1.2 国外发展史世界上工业机器人发展最先进的国家是日本，在当前，全球大约有40%的工业机器人来源于日本，其不论是在工业机器人的技术含量以及市场的发展中都具有非常大的优势，占据着世界机器人市场的最大份额。在2004年，日本将工业机器人的发展列入到国家的新产业发展战略中，随后又在其他的发展战略中将工业机器人发展列入其中，通过日本政府的重视，日本的工业机器人发展具有非常好的技术和经济等支持，为日本的工业机器人发展创造了良好的外部条件。

此外，还有机器人的诞生地美国，其对机器人的研究最早，经过40多年时间的发展，美国的工业人机器人已经具有非常雄厚的资金和技术支持，国内的工业机器人生产商具有较高的科研能力，为美国工业机器人的发展提供了有力的技术和资金支持，其他的像西方的发达国家，其对工业机器人的发展都具有相当高的重视，这为其国内的工业机器人发展创造了良好的氛围。

2、工业机器人发展趋势和特点对于工业机器人，其主要是为了满足制造生产的高效和高精度，为此，未来的工业机器人发展将逐渐向着高速、高精和智能化等方向发展，通过日本的机械学会对工业机器人的发展研究得知，随着工业机器人的精度设计水平提高，其将会向着重复定位精度方向发展，这为工业机器人的应用创造了非常大的优势。

此外，各种新材料的开发和利用也使得工业机器人能够不断减轻自身的重量，为其应用提供更加便利的条件，下面对工业机器人的技术特点进行了简单的介绍：首先是工业及其热的精密化和柔性化等特点，工业机器人在开发和使用的过程中涉及到的技术种类较多，为了保证工业机器人的快速发展，需要通过有效的技术检测来对工业机器人的管理进行优化调度和控制等，实现工业机器人的品质和产量双增加。

此外，随着当前可持续经济发展理念的盛行，工业机器人的发展也将逐渐向着低能耗、无污染的方向前进，着将是为来工业机器人的发展最高水平。然后是工业机器人的自动化成套装备，其在生产的过程中更加注重产品的精细化加工和生产，随着我国工业机器人的发展，其逐渐向着高智能化的方向前进，从而实现工业生产的自动化和数字化等特点。然后是工业机器人以及成套的自动化设备，这是工业生产中的重要设备，像制造业中的生产、安装和检测等都对其具有较高的技术要求，且这些设备广泛应用在汽车的整体以及单个零件的生产中，此外还有军工和金融等多个行业。

3、国际市场需求分析根据IFR的相关统计数据可以得知，工业机器人的生产和销售目前已经达到了一个非常可观的水平，在2008年，全球的工业机器人安装就达到了11.3万套，而对应的销售额也达到了62亿美元的总体水平，大约占据了整体市场容量的三分之一左右。随后，每年的工业机器人生产和安装也在逐渐增加，除了2008年和2009年金融危机的影响，后续几年工业机器人的生产和销售额都在稳步增长中。对于我国当前的工业机器人生产、制造和销售，仅仅有30%是国产的工业机器人，而其他的市场份额几乎被美日德等发达国家占据完全，通过对我国工业机器人的市场进行调查研究可以发现，当前我国的工业机器人市场需求是非常大的。

在国际市场上，我国是工业机器人进口最大的国家之一，且我国的工业机器人发展速度也是非常快的。随着工业机器人技术的不断成熟，国际上也出现了一批具有高端技术的工业机器人生产厂家，像KUKA和ABB等，这些工业机器人生产商的技术水平非常高，在国际市场 上占有非常高的地位。通过对工业机器人的发展趋势进行研究可以发现，其在制造业中的应用具有非常广阔的前景，像机械加工和焊接等操作汇总，机器人的使用能够大大提高施工水平，且产品的质量也非常高，避免了人工操作过程中可能出现的各种失误。通过工业机器人的生产和发展，其大大推动了世界工业技术的发展。

像产线的装配机器人，其在自动化装配产线中的应用减少了工人的劳动强度，减少了生产过程中的人工成本，为企业的发展创造了更大的价值。4、工业机器人技术分析对于常规的工业机器人来说，其组成部分主要包括机械主体和控制系统等，通过这几个基本的组成部分就能够实现一些常规的工业生产操作。对于工业机器人来说，其中的控制系统和传动系统等对其具有决定性的影响，为了保证工业机器人的高精度生产和高性能运行以及稳定的操作等，需要对工业机器人的这些系统进行有效的控制。在当前，我国的工业机器人研究对其中的关键性技术仍然

（2）雷电对磁钢造成的干扰雷雨天气，雷电会产生强大的交变磁场，对磁钢产生较强的干扰信号，甚至通过地线窜入损坏磁钢。3.2.3 解决措施综合以上分析，可以看出，列车低速下要想设备正常工作必须具备两个条件，一是提取有效信号，二是滤除干扰信号。

第一，更换有抗干扰功能的磁钢，减少外界干扰。旧有磁钢依靠调整磁钢板输入电阻和门限电阻的方法进行抗干扰处理，在降低干扰信号的同时也减弱了有效信号，效果不尽如人意。新型磁钢内部增加了抗干扰线圈、抗干扰电容，能较好地滤除干扰信号而不影响有效信号。

第二，使用车轮传感器智能处理装置。TFDS设备在低速情况下不能正常工作的原因是前置控制箱内的常规磁钢板不能适应低速列车的信号处理需求。车轮传感器智能处理装置能够为TFDS设备提供准确可靠并且有效的数字车轮信号，实现物理接口与软件接口的统一，其工作原理是通过综合信号处理技术动态评估各种现场工作环境，完成对接收磁钢信号的智能调理，能准确可靠地将车轮传感器输出的每一个车轮信号处理为标准TTL电平脉冲，无论车速高低，通过车轮传感器智能处理装置的调理后均输出+5V的方波信号。

图2 车轮传感器智能处理装置的输入输出信号相比高车速情况，低车速下车轮压过磁钢所产生的感应电动势较低，此时不易区分干扰信号和车轮信号。使用抗干扰磁钢能有效滤除强干扰信号，只上传车轮信号，由车轮传感器智能处理装置处理后提供给设备主机。

3.2.4 取得的效果抗干扰磁钢与车轮传感器智能处理装置配套使用，较好地解决了由于车速低造成的丢辆、窜图等问题。

3.3 列车调速造成设备故障的解决方案列车在探测区调速，整个过程存在突然减速、再加速等情况，可能还伴有低速甚至停车，情况较为复杂。该过程中的低速、停车两种情况，如上3.1及3.2所述使用抗干扰磁钢及车轮传感器智能处理装置能较好地予以解决。

对于车速突然变化且幅度很大的情况，造成丢辆、窜图、车号不匹配等问题虽有所改善，但始终未能根本解决。我们可以在软件上进行攻关，比如进行一些算法上的修正，使得在列车调速期间能够根据四个磁钢的不同时序综合判断即时速度，从而提高系统计轴及定位的准确性，以期准确拍摄。

4、结束语由于大秦铁路运输组织的特殊性，设备在实际运用中暴露出了诸多与大秦线重载、大编组等特点不相适应的问题，我们立足实际，与设备厂家技术人员积极组织攻关，问题逐步得到解决。对于车速突然变化造成丢辆、窜图、车号不匹配等未能根本解决的问题，将是我们今后努力的方向。

参考文献

[1]刘瑞扬,王毓民编著.《铁路货车运行故障动态图像检测系统（TFDS）原理及应用》.中国铁道出版社,2005[2]《车辆运行安全监控系统设备检修维护管理规程》，中国铁路总公司，铁总运[2015]301号文件,2015