周利 傅泰鑫
广西机械工业研究院有限责任公司 广西南宁 537000
摘要：本文对多关节工业机器人目前的现状进行了分析，针对多关节工业机器人发展中存在的问题和发展趋势进行了分析探讨，根据“十三五”期间我国机器人产业发展的蓝图，对目前多关节工业机器人发展，提出了几点个人的思考。
关键词：多关节工业机器人；核心技术；发展趋势
在市场和政策的双重利好下，国内多关节工业机器人市场迅速升温，多关节工业机器人产业可谓迅猛发展。在多种因素的引诱下，多关节工业机器人产业的发展速度将再次提速，步入历史上的第二个繁荣发展期，或将比第一次浪潮还将巨烈。
当前，随着我国劳动力成本快速上涨，人口红利逐渐消失，生产方式向柔性、智能、精细转变，构建以智能制造为根本特征的新型制造体系迫在眉睫，对多关节工业机器人的需求将呈现大幅增长。与此同时，老龄化社会服务、医疗康复、救灾救援、公共安全、教育娱乐、重大科学研究等领域对服务机器人的需求也呈现出快速发展的趋势。
多关节工业机器人需求快速增加，但国内机器人产业总体水平与国外尚有差距，中高端市场进口替代空间大，多关节工业机器人行业有望成为引导国内制造业整体升级的排头兵。对于多关节工业机器人未来的发展，只能说技术方是王道，谁在技术上占有优势，谁就将引领这个产业的发展。本文主要论述了多关节工业机器人的发展趋势。
一、多关节工业机器人发展的现状
从目前国内多关节工业机器人生产模式来看，其单价如果不降低，产业化形成将面临挑战。多关节工业机器人共4大组成部分，本体成本占22%，伺服系统占24%，减速器占36%，控制器占12%。三大关键零部件决定了产品的性能、质量及价格，因此是多关节工业机器人产业发展必不可少的一个环节。
关键部件进口比例较高，特别是减速器基本被日本2家公司垄断。因此现在国内制造机器人成本较高。企业年产量1000台规模难以形成价格优势，只有年产量上500-1000台，才有一定的规模效应。因此，中国如果想要形成机器人产业化，必须要核心零部件国产化加速提上日程。
多关节工业机器人具有降低制造成本、减轻劳动强度和安全性高的显著特点。我国作为世界上第一工业制造大国，对于多关节工业机器人需求和市场推广有更加迫切的要求。为了在多关节工业机器人研发和应用领域抢占一席阵地，国内在20世纪70年代就已经开展多关节工业机器人研发应用工作。在第七个五年计划期间，重点加强了对电子技术、智能技术、机械技术、基础元器件和多关节工业机器人研究开发工作，走出了一条具有中国特色的机器人产业发展新路子。
90年代期间，国内多关节工业机器人已逐步进入了生产应用环节。特别是在第九个五年计划期间，国家依托“863”项目的支持，先后建立了新松机器人和北京机械工业自动化所等9家智能机器人研发基地，并在20世纪末期就进入了的市场流通，使多关节工业机器人产业进入了加速发展的快车道。21世纪以来，国内多关节工业机器人市场需求呈火爆趋势，每年的增长率在15%～20%，主要应用在汽车装配领域，可以从事焊接、检测、装配、搬运、打磨、抛光等工种。
从市场领域来看，国内多关节工业机器人主要面向国内市场，也有少量出口国外。从市场前景来看，国内多关节工业机器人仍有十分广阔的市场空间与发展前景。不过，在技术手段方面我国的机器人研发与美国、日本等有一定差距，但这差距也在逐步缩小，甚至在某些领域要领先于这些国家。特别是我国在量子技术的研发应用领域，也有了自己比较成熟的技术体系，在当今多关节工业机器人研发领域走在了同类产品前列。
二、我国多关节工业机器人核心技术
1、多关节工业机器人灵巧操作技术
在制造业中，多关节工业机器人的使用比较广泛，需要对人体手臂的灵巧操作进行模仿。多关节工业机器人的手臂具有高精度感知的特点，通过创新传感器以及独立的关节，能够与人手的灵巧度基本一致。多关节工业机器人的灵巧操作技术，借助于驱动结构以及机械装置的优化，通过对二者进行优化，能够达到有效提升机器人操作可重复性以及准确度的目的。
2、多关节工业机器人自主导航技术
就搬运机器而言，在有人以及静止障碍物的状态下，能够完成自主导航，在装配线上顺利实施搬运工作。无人驾驶汽车与多关节工业机器人自主导航的原理一致，在感受到障碍物的时候，就需要及时规避，并且在建筑区域中，能够自主完成倒车入库，面对紧急的情况，还能能够做到及时停止操作。
3、多关节工业机器人环境感知和传感技术
多关节工业机器人能够感知到环境设备的实际进展，并且能够对零部件的生产状况进行检测，在此过程中，非入侵性的生物感知器是需要克服的难题。
4、多关节工业机器人人机交互技术
多关节工业机器人的智能化发展，多关节工业机器人实现人机交互是开展智能化管理工作的基础。
三、多关节工业机器人未来发展趋势
1、进一步找准多关节工业机器人的发展定位
21世纪是知识爆炸的时代。随着经济全球化的进程不断加快，人工劳动力成本逐年增加，机器人自身的显著特征决定了其在未来工业上的应用越来越广泛。按照时代发展规律，多关节工业机器人在未来工业应用中要满足灵活、价低、安全可靠基本要求。机器人研发机构应围绕这些要求，着力在科学划分各功能模块方面下功夫，以满足不同客户的个性需求，并可通过优化部分配件结构使其功能得到更加全面的发挥。此外，由于机器人特有的精密属性，要重点防止其在运输和使用过程中的损坏。因为其维修和更新成本将会导致企业生产成本增加。因此，在研发多关节工业机器人时，其应用经济性也应作为一个重要因素来重点关注。
2、改进和优化机器人机体结构
随着世界各种文化思潮的共生交融，很多常用的电子产品也充分迎合人们的个性需求，做了相应的变革和优化，实用性、便携式往往成为主要潮流。比如，计算机越来越趋向于便携式，手机也是从最初笨重的大哥大时代演化而来，彰显了鲜明的时代特征。针对多关节工业机器人作业环境的变化，研发和生产机构应把研究中心侧重于能够满足更多恶劣极端环境的深潜机器人、排爆机器人、空天机器人、搜救机器人等不同类型，甚至还可以研发出借助人力实施医疗手术的医用机器人。针对不同用途的机器人，在设计其机体结构时要有所侧重，如：搜救机器人要考虑其是否能够在复杂环境下通行；而医用手术机器人则可以结合微创手术的特征来进行设计，尽量做到小之又小，尽量减少对人体组织的创伤。总之，个性化需求也必将是未来多关节工业机器人的一个重点方向。
3、高科技应用机器人将成为重要研发方向
机器人能够成为“人”，其最关键的特征就是能够具有思维能力。未来机器人的一个重要研发方向应该是融合更多的人工智能。如果机器人缺乏了人工智能，其与传统生产车间里普通作业机械没有本质上的差别。随着经济不断发展，很多应用领域对高智能化的机器人需求更加旺盛。在未来研究方向，机器人应该是十八般武艺样样精通。从当前能够看到的除险机器人、深潜机器人等应用领域来分析，人工智能的嵌入要保证机器人具有一定的独立思考能力，能应对复杂环境下的工作需要。
4、应用更加广泛
通过分析实际的基础可以得知，多关节工业机器人的使用范围仅仅是在工业生产领域中，更多趋向于服务领域。在社会的不同领域都能够看到服务型机器人逐渐在占据我们的生活空间，很多服务型领域中的机器人能够取代人力工作。相关研究数据显示，未来社会中所涉及到的家庭类的“个人机器人”会受到大力推广，人们的生活也会因为受到机器人的影响而变得更好。
结论
随着国家科学技术的进步与发展，多关节工业机器人在众多领域中有着广泛的应用，并为国家的经济发展带来了积极的促进作用。针对当前国内的多关节工业机器人的发展现状来看，应该改进和优化机器人机体结构，对国内多关节工业机器人进一步的研究和改进，从而多关节工业机器人更加长远地发展。
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