张朝秋 张洪民 赵越
沈阳远大智能高科机器人有限公司 辽宁 沈阳110000
摘要：近年来，科学技术不断发展进步，自动化和智能化进程不断深入推进，雇佣人工进行传统机械加工需要花费高昂的成本。除此之外，采用人工方式进行机械加工还遇到了精度低、质量标准不统一的矛盾问题，在这种情况下加工效率偏低的人工加工已经不再满足效率型社会的需求，工业机器人技术应运而生。工业机器人技术具有自动化程度高、精度高以及效率高等优点，自该技术出现以来不断实现广泛的应用，并在机器人的应用过程中收到了良好的效果，为机械制造业的发展奠定了良好的基础。本文阐述了工业机器人的特点，对其在机械工程中的应用问题进行了研究讨论，并研究了工业机器人的具体应用和发展趋势。
关键词：工业机器人；机械工程；应用
引言
工业机器人是机器人的一个特殊品类，在工业生产领域中工业机器人可以自动执行既定动作并完成工作任务。工业机器人从结构上分类有多个类别，都可以模仿人工操作并替代人工进行生产，与人工生产过程不同的是，工业机器人可以在一定周期内无间断的工作，并且能够以非常高的精度和可靠性进行机械加工，工业机器人的加工精度和数据处理准确程度是人工无法比拟的。除此之外，工业机器人由于效率较高，经过一次性投入建设后，后期机械加工成本较低，因而广泛应用于机械制造领域。
1工业机器人技术概述
工业机器人是一种科技集成度很高的机械装备，是科学技术发展到较高水平的产物。经过多年的研究与实践，工业机器人已经成为工业生产领域不可替代的一种重要机械装备，工业机器人的技术水平也是衡量一个国家工业发展程度高低的重要依据。如今，我国多个领域正处于转型期，工业机器人正是解决我国转型升级过程中成本问题的有效途径，因此对工业机器人在机械工程中的应用具有非常重要的现实意义。
上世纪五十年代末期，第一台真正意义上的工业机器人诞生，这台机器人由液压系统提供基本动力，是一台五轴液压驱动机器人，通过一台计算机控制其手臂的各种运动，该机器人携带的磁鼓可以存储一定容量的信息，并且可以记忆并控制五轴液压系统完成180个工作步骤。几年后，各种传感器相继出现并应用于工业机器人的传感与反馈系统，借助传感器的信息采集与反馈，机器人的控制过程变得更加精确。此后，工业机器人所能实现的功能不断丰富，控制过程也变得复杂，机器人的本体结构和计算机体积不断缩小，在空间上机器人能够实现的操作越来越全面，也逐渐能够应用于各种复杂的环境之中。
2工业机器人在机械工程应用中存在的问题
由于一些发达国家对工业机器人的研究起步较早，加之拥有较强工业基础的发达国家具有工业机器人研究发展的天然优势，使得我国在工业机器人领域与这些国家之间一直保持着一定的差距。由于一些企业对工业机器人的应用没有足够的敏感性，导致企业的管理模式至今仍然较为老旧，只有不断进行技术革新，依靠技术革新才能带动产能全面升级，才能在提升企业综合效益的同时缩小与发达国家之间的工业生产水平差距。
笔者经过了解，一些发达国家的机械技术已经基本实现了全自动化，在工业机器人这个自动化平台上有些企业已经成功运用了柔性显示、智能化控制等多项技术，在这种技术基础上应用先进的管理模式使生产效率大幅度提升。而我国的实际情况是机械工程管理模式优化不足，人才培养模式有待改进，工业机器人技术也不够完善，导致工业机器人在机械工程领域尚未取得广泛、深入的应用。
3工业机器人技术的实际应用
3.1应用于重复性机械加工
在机械生产的各个环节中有很多项工作都是重复性较高且较为繁琐的工作，当今社会人力成本非常高，如果企业完全采用人力来进行机械加工将耗费大量成本，并且加工效率和机械精度都无法得到保证，这将造成社会资源的严重浪费，不利于机械工程技术发展也不利于社会生产力提升。
早期工业机器人多用于机床、下料等简单、重复的生产过程，也用于电焊和喷漆等机械生产过程中。例如焊接机器人和喷涂机器人不仅可以完美替代人工进行结构件焊接和工件表面喷涂，而且由于精细的自动化控制使产品的生产效率更高、焊接和喷涂更加均匀，获得了更好的效果。除上述应用以外，工业机器人在汽车制造和电机制造等通用机械制造领域也备受青睐，例如特斯拉汽车的整条生产线使用全自动的工业机器人生产全部配件并进行自动化装配，全程几乎没有人工制造和装配环节，生产效率非常高。然而由于汽车制造涉及到的环节众多，一旦某个环节出现故障就会导致整条生产线停产，特斯拉汽车正是因为生产初期工业机器人故障率较高导致汽车产能不足，因此如何提高工业机器人的稳定性也是一个重要课题。
3.2应用于恶劣的生产环境
在较为恶劣的生产环境中人工往往需要采取全面的保护措施，并且不能长时间工作于这种环境中，例如在一些高温环境和低温环境中，或是在一些更为严苛的有害环境中使用工业机器人将降低生产风险，提高生产效率。以核工厂为例，在核工厂的相关设备出现故障时如果使用检修机器人对故障进行判断并修复，就能规避核辐射对人体造成的危害。再如核工业生产车间的沸腾水式反应堆燃料交换机器人，可以完成人工无法完成的多项任务。截止目前，工业机器人在机械工程领域已经取得了长足的发展进步，而工业机器人作为一个高科技的技术平台也会随着信息技术、计算机技术以及机械制造技术的不断发展出现焕然一新的面貌，在机械工程领域工业机器人无疑会发挥出非常重要的作用。
4工业机器人的发展趋势
人机协作是未来工业机器人的一个重要发展方向，机器人实现人机交互功能可以增加机器人动作的灵活性，但现阶段人机协作工业机器人的移动速度较慢，工作范围较小，但人机协作机器人能够完成一些复杂工作，人机协作也是大势所趋。
人工智能是未来工业机器人发展的另一个重要方向，机器学习和机器视觉等全新的理念一经提出就受到广泛关注，实现人工智能应用之后机器人将具备自主学习和操作的能力，使工业机器人在机械工程领域发挥出更加重要的作用。
除上述发展趋势以外，工业机器人的发展还将出现数字化、轻量化和小型化特征，并且随着各类技术的发展还将开发出更加有价值的应用，为机械工程建设提供更坚实的技术基础。
5结语
近年来我国工业机器人在机械工程领域的某些层面中已经取得了应用进展，但笔者认为这种应用还处于比较初级的阶段，工业机器人在机械工程领域的应用潜力还没有被完全挖掘，还需要科研工作者和一线工作人员开展大量的研究和实践，以解决工业机器人应用过程中遇到的问题，创新性的开展工业机器人研发工作，为我国的机械工程事业作出贡献。
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