当前,工业机器人技术正在向着模糊控制、智能化、通用化、标准化、模块化、高精度、网络化以及自我修复能力的方向发展。
工业机器人主要由机械部分、传感部分和控制部分构成,具体包括机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。这种技术集成使得工业机器人能够实现以下特点:
精密化与智能化:工业机器人将先进的制造技术,如精密化、柔性化和软件开发等融为一体。通过过程检测、控制、优化、调度、管理及决策,工业机器人能提升产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染,是工业自动化发展的高级阶段。
精细制造与柔性生产:工业机器人与自动化设备结合,具备精细制造、灵活生产的能力,成为新一代生产工具。它们有助于实现生产过程的数字化、自动化、网络化及智能化。
综合技术应用:工业机器人技术涵盖了多个学科领域,包括机器人控制技术、有限元分析、激光加工技术、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化和精细物流等,技术综合能力强。
截至2018年6月12日,我国工业机器人技术的专利申请总数达到23,054项,其中发明专利最多,占43.14%,其次是实用新型专利,占36.14%。2007至2017年间,工业机器人专利申请量整体呈上升趋势,尤其在2014至2016年期间增长显著。2017年,专利申请量达到了5,608项。
从公开专利数量来看,2007至2017年间,我国工业机器人专利公开数量总体呈上升趋势,2017年达到6,012项,为近年最高。截至2018年6月,公开数量为3,631项。
从技术构成来看,截至2018年6月,我国工业机器人专利中,B25J(机械手;装有操纵装置的容器)专利申请数量最多,占比26.63%;B23K(钎焊或脱焊;焊接;用钎焊或焊接方法包覆或镀敷;局部加热切割,如火焰切割;用激光束加工)次之,占比6.00%。
目前,工业机器人技术正朝着模糊控制、智能化、通用化、标准化、模块化、高精度、网络化及自我修复能力的方向发展。
模糊控制:模糊控制是一种基于模糊数学原理的控制方法,适用于复杂系统。未来工业机器人将更加智能,计算机技术、模糊控制技术、专家系统技术、人工神经网络技术及智能工程技术的发展将推动工业机器人的功能提升。
通用化、标准化和模块化:这是降低生产成本的有效途径之一。通过实现组件和构件的通用化、标准化和模块化,可以简化生产和维护流程。
高精度:随着制造业对机器人性能要求的不断提高,开发高精度工业机器人成为必然趋势。
网络化:目前大多数机器人仅实现了简单的网络通信和控制,未来的发展重点之一是如何使机器人从独立系统转向群体系统,实现远程操作、监控和维护。
自我修复能力:为了防止因突发状况导致生产中断,工业机器人需要具备自我修复的能力。例如,当出现错误指令时能够自动报警或调试,当零部件损坏时能够自我修复。
以上是对工业机器人技术特点、现状及未来发展趋势的简要概述。