（河北化工醫(yī)藥職業(yè)技術(shù)學院，河北 石家莊 050026）

0 引言

科技是時代進步的推動力，隨著我國制造強國戰(zhàn)略的穩(wěn)步向前推進，智能制造成為了“中國制造2025”明確的主攻方向，而機器人則是智能制造發(fā)展的重要內(nèi)容與支撐。在未來，智能制造與機器人技術(shù)將取得顯著進展，逐步推動我國制造業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級，并不斷邁向中高端層次。由此，本文概述分析智能制造與機器人應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)。

1 智能制造應(yīng)用技術(shù)

1.1 構(gòu)造智能制造環(huán)境的技術(shù)

當下，中國在智能制造、構(gòu)建數(shù)字化車間方面有著很高的熱情，政府、專家、企業(yè)也充滿激情地給予力所能及的支持。而構(gòu)造智能制造技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，構(gòu)建數(shù)字化車間，有幾項關(guān)鍵技術(shù)。其一，機器人技術(shù)。想要實現(xiàn)智能化、數(shù)字化、自動化，機器人技術(shù)是必不可缺的首要；其二，人工智能技術(shù)。智能制造簡單地說就是智能技術(shù)和制造技術(shù)的融合，以智能技術(shù)來對制造中遇到的問題進行解決。更明確的地，智能制造為人工智能技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用；其三，數(shù)字化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)。就制造業(yè)自身來說，產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)為基礎(chǔ)與根本，我們應(yīng)用機器人、智能、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，其目的就是為了提高產(chǎn)品設(shè)計能力與產(chǎn)品制造能力[1]。

智能制造為高端裝備制作業(yè)發(fā)展的主要趨勢，其中，數(shù)字車間、工業(yè)機器人則是智能制造的重要內(nèi)容，也可視為主體內(nèi)容。依靠數(shù)字車間機器人應(yīng)用推廣，不僅能提升機器人智能化水平，還能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的體力勞動，甚至替代一部分的腦力勞動。很早就提出了數(shù)字車間的概念，先是用機器人替代人工，再推進機器自動化，以自動化設(shè)備替換機械設(shè)備，最后完成成套化、集成化，以成套設(shè)備替換流水線單臺作業(yè)，也就是智能換數(shù)字。

1.2 智能制造應(yīng)用技術(shù)發(fā)展趨向

當下，智能制造技術(shù)發(fā)展已無法脫離數(shù)字化技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，可以說，該兩項技術(shù)為智能制造技術(shù)發(fā)展的重要支撐。智能制造的原型是制造自動化，相反，現(xiàn)代制造自動化的發(fā)展趨向便是智能制造，兩者差別所在是智能制造在制造自動化基礎(chǔ)上涉足研究范圍更廣，應(yīng)用技術(shù)更復(fù)雜，但這其實也是制造自動化的一種進步[2]。制造自動化目前應(yīng)用的是人工智能技術(shù)，專家以數(shù)字化技術(shù)設(shè)計工藝流程，再交給機器自動生產(chǎn)制造。期間，計算機技術(shù)的應(yīng)用，為人工智能技術(shù)成功使用的關(guān)鍵?，F(xiàn)代的計算機技術(shù)發(fā)展已越發(fā)爐火純青，雖然專家在計算機方面的一些未來設(shè)想還未實現(xiàn)，但就發(fā)展現(xiàn)狀來看，將計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)融合應(yīng)用已為現(xiàn)實。計算機技術(shù)可以作為人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)，人工智能技術(shù)專家能使用計算機技術(shù)來進行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計，并保證其符合生產(chǎn)工藝。在高精度工藝需求生產(chǎn)中，計算機技術(shù)的優(yōu)勢能得到充分發(fā)揮，以保證產(chǎn)品的高質(zhì)量。

2 機器人應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

信息技術(shù)快速發(fā)展，機器人技術(shù)也不斷更新，其智能程度越增強。在宇宙勘探、社會服務(wù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面，機器人都能發(fā)揮其作用。機器人正向著智能化、多樣化的方向發(fā)展。機器人可以根據(jù)功能分為傳感型機器人、自主型機器人以及交互性機器人；也可以根據(jù)智能程度分為工業(yè)機器人、初級智能機器人、高級智能機器人[3]。下面以工業(yè)機器人為例。

2.1 機器人在智能制造應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)

面向工業(yè)領(lǐng)域，有多關(guān)節(jié)機械手或自由度高的自動裝置機器人，被稱作工業(yè)機器人，其能夠自動開展工作。它連接起數(shù)控機床伺服軸和遙控操縱器的連桿機構(gòu)，依照預(yù)先編排的程序運作?，F(xiàn)在大部分的工業(yè)機器人都融和了人工智能技術(shù)，能夠依照示教的動作、傳感器反饋負載情況、2D與3D視覺反饋來編制、修正自身動作。當下很多企業(yè)開始用工業(yè)機器人取代人力，從事各種生產(chǎn)工作，這使工業(yè)機器人行業(yè)迎來了一波發(fā)展高潮。而探究其主要原因是因為人力成本逐漸上升高于機器人使用成本。不同的工業(yè)機器人，其應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)也不同。

2.1.1 弧焊機器人

該機器人簡單的說，其關(guān)鍵技術(shù)包括交流伺候服驅(qū)動、剛性高精度RV減速機，及諧波減速器。在低速和高速方面，前者穩(wěn)定性強，后者動態(tài)響應(yīng)快，能減少維護。另外，關(guān)于協(xié)調(diào)控制這一技術(shù)，其可以對多機器人、變位機協(xié)調(diào)運動進行控制，在保證焊槍、工件相對狀態(tài)的同時，達成焊接工藝所需，還能使焊槍和工件免于撞擊。

2.1.2 激光加工機器人

該機器人的關(guān)鍵技術(shù)包括了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計技術(shù)，框架式本體結(jié)構(gòu)大范圍應(yīng)用，作業(yè)范圍變大還能確保精度。以及系統(tǒng)誤差補償這一技術(shù)，立足一體化機器人有著大工作空間和高精度需求，聯(lián)系結(jié)構(gòu)特征，依托非模型辦法與模型辦法聯(lián)合的混合機器人補償方式，來實現(xiàn)幾何參數(shù)、非幾何參與的誤差補償。另外，還有高精度檢測技術(shù)，集合坐標測量和機器人這兩技術(shù)，機器人在線測量，精度很高。最后，網(wǎng)絡(luò)通訊、離線編程技術(shù)，可實現(xiàn)串口、CAN網(wǎng)絡(luò)通訊，并監(jiān)控管理機器人生產(chǎn)線，由上位機控制機器人離線編程。

2.2 機器人技術(shù)的發(fā)展趨向

2.2.1 從串聯(lián)發(fā)展為串并混聯(lián)機器人

最開始，機器人主要是串聯(lián)較多，但伴隨市場的發(fā)展，現(xiàn)在既需要串聯(lián)機器人，又需要并聯(lián)機器人。串并混聯(lián)機器人兼顧并聯(lián)機構(gòu)剛度大與串聯(lián)機構(gòu)控制空間大兩種優(yōu)點，是機構(gòu)學研究的主要方向[4]。

2.2.2 從剛體發(fā)展為剛?cè)狍w機器人

現(xiàn)在不單單要研發(fā)剛性，還需研發(fā)柔性機器人，像是英國某公司的蛇形機器人，以及我國許多學校研發(fā)的章魚須、蛇等柔軟多節(jié)結(jié)構(gòu)的工業(yè)機器人。工業(yè)機器人未來發(fā)展的關(guān)鍵特質(zhì)便是柔性。對于機器人來說，柔體的應(yīng)用能靈活其末端亦或是本體，讓其可達性范圍更大。柔性機器人最大的優(yōu)點便是可達性，像是航空構(gòu)件制造有些深孔，常規(guī)方法打不進去，使用柔性機器人就可以很好地解決這一問題。

2.2.3 從機器人作業(yè)發(fā)展為多機器人協(xié)同作業(yè)

這為機器人發(fā)展的趨勢之一。制造空間分布、任務(wù)并行、功能分布等方面，單機器人都受到限制，要由多機器人來協(xié)同合作完成。智能化、數(shù)字化車間構(gòu)建，無法依靠單個機器人，尤其是大尺寸的焊接裝備，可靠性、靈活性、負載的能量等，都要由多機器人來協(xié)作完成。

2.2.4 機器人技術(shù)和虛擬現(xiàn)實結(jié)合應(yīng)用

機器人技術(shù)和虛擬現(xiàn)實結(jié)合應(yīng)用是很有必要的，這可以減少研制時對實體機器人的依賴，減少生產(chǎn)成本，提升生產(chǎn)效率，還能避免機器人帶來的安全隱患[5]。

2.2.5 機器人技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合應(yīng)用

機器人技術(shù)并非是孤立的，其是系統(tǒng)工程，可以將其和物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合進行應(yīng)用。譬如，之前浙江省融合了物聯(lián)網(wǎng)和機器人，生產(chǎn)出自動化智能柔性焊接裝配，十分高效。依靠物聯(lián)網(wǎng)，工業(yè)機器人能擁有感知力，也就有了觸覺、味覺、視覺，還能采集生產(chǎn)過程中的各種數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語

總的來說，智能制造與機器人技術(shù)是信息技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物，其為21世紀人類發(fā)展添上了濃重的一筆。在智能制造與機器人技術(shù)發(fā)展的過程中雖然還需要面對許多問題，但只要本著科學發(fā)展的理念，推動智能制造與機器人技術(shù)不斷向前邁進，必定能走向人機協(xié)調(diào)、互融發(fā)展的光明未來。