時(shí)間：2023-05-30 10:36:25
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業(yè)機(jī)器人，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
一項(xiàng)來自弗里多尼亞題為：“世界機(jī)器人在2016”的全新調(diào)研表明：服務(wù)機(jī)器人的需求量已經(jīng)超過了工業(yè)機(jī)器人。該研究還指出，全球?qū)C(jī)器人的需求增長(zhǎng)如此迅速，以至于機(jī)器人的需求量已經(jīng)超過了世界總體制造業(yè)的活動(dòng)性和機(jī)器人本身的經(jīng)濟(jì)性。
雖然這項(xiàng)聲明讓人難以置信，但是據(jù)弗里多尼亞預(yù)計(jì)，從現(xiàn)在起，一直到2016年，全球?qū)C(jī)器人的需求量將以平均每年11%的速度增長(zhǎng)。無論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，無論其勞動(dòng)力是高是低，是用于工業(yè)還是應(yīng)用程序，機(jī)器人保持此種速率增長(zhǎng)的原因和哪種類型的機(jī)器人的需求量正在增加的原因都只取決于機(jī)器的類型。
由于勞動(dòng)力成本上升，所以在許多發(fā)達(dá)國(guó)家現(xiàn)有的應(yīng)用程序里，許多人類工人正在被機(jī)器人替代。但是，在發(fā)展中國(guó)家，機(jī)器人更常被用于執(zhí)行那些人類無法完成的困難又危險(xiǎn)的任務(wù)。據(jù)上述研究指出，在發(fā)展中國(guó)家里，工人的工資也在不斷上漲，這意味著，越來越多的人類工人可能會(huì)被機(jī)器人替代。
另一件令我驚訝的事情是，在這些發(fā)達(dá)國(guó)家中，韓國(guó)已經(jīng)成為了機(jī)器人生產(chǎn)最廣泛的國(guó)家，而緊隨其后的是則日本、美國(guó)和德國(guó)。還有另一個(gè)并不算太震驚的消息是：世界上大部分復(fù)雜的、高附加值的工業(yè)機(jī)器人和醫(yī)學(xué)專業(yè)服務(wù)機(jī)器人都由這些已經(jīng)具備了完全成熟的精密制造技術(shù)的高度發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)，而那些相對(duì)較小、成本較低和那些針對(duì)消費(fèi)者生產(chǎn)的機(jī)器人，則主要在那些電子消費(fèi)產(chǎn)品制造業(yè)發(fā)展成熟的亞洲國(guó)家進(jìn)行生產(chǎn)。
盡管從2005年起，服務(wù)機(jī)器人的產(chǎn)量有所增加，但是工業(yè)機(jī)器人仍占主導(dǎo)地位。人們不但用這些機(jī)器人生產(chǎn)電子/電器產(chǎn)品和包括橡膠、塑料、制藥和化妝品在內(nèi)的化學(xué)產(chǎn)品，還用它來生產(chǎn)汽車，這是迄今為止所占比重最大的部分。除了上述之外，機(jī)器人也被應(yīng)用到食品和飲料制造業(yè)、工業(yè)機(jī)械、金屬加工等領(lǐng)域。
工業(yè)機(jī)器人具有多種功能，人們可以利用它們來處理材料和焊接，這是機(jī)動(dòng)車制造中的關(guān)鍵操作。除此之外，它們還可以用來組裝、拆卸、加工、分發(fā)和繪畫。
弗里多尼亞預(yù)言，隨著中國(guó)、泰國(guó)、馬來西亞和印度的工業(yè)越來越自動(dòng)化，汽車制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求量將穩(wěn)步提高。同時(shí)，在發(fā)達(dá)國(guó)家中，工業(yè)機(jī)器人需求量也在持續(xù)增加。隨著亞太地區(qū)的工業(yè)變得越來越自動(dòng)化，電子制造業(yè)將獲得最快的收益。
據(jù)研究預(yù)測(cè)，截止到2021年，工業(yè)機(jī)器人的需求量將超過服務(wù)機(jī)器人。之所以會(huì)造成這種現(xiàn)象，是因?yàn)楦偷某杀竞透冗M(jìn)的機(jī)器人技術(shù)和軟件增加了機(jī)器人對(duì)消費(fèi)者的吸引力。在2011年，專業(yè)機(jī)器人占服務(wù)機(jī)器人總量的73%，而大多數(shù)服務(wù)型機(jī)器人將繼續(xù)被用于專業(yè)的應(yīng)用程序。醫(yī)療機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人中最大的一類，特別是在發(fā)達(dá)國(guó)家，其次則是擠奶機(jī)器人。在私人機(jī)器人中，最大的單一產(chǎn)品類別是機(jī)器人地板清潔工，據(jù)Roomba聲稱。
一些可支配收入比較高的發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)對(duì)于服務(wù)型機(jī)器人的需求量較大，美國(guó)是其中之最。當(dāng)然，這些也是人口老齡化比較嚴(yán)重的國(guó)家，因此在許多家庭都需要醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人來幫助他們照看老人。除了美國(guó)之外，對(duì)服務(wù)型機(jī)器人需求較大的國(guó)家和地區(qū)還包括西歐和日本。但是，如今中國(guó)正在快步趕上：到2016年時(shí)，服務(wù)型機(jī)器人的需求量可能會(huì)翻上兩番，據(jù)研究表明。
但在如此有誘惑力的市場(chǎng)中，掌握話語權(quán)的是“四大家族”：瑞士ABB、日本發(fā)那科公司、日本安川電機(jī)、德國(guó)庫(kù)卡。
目前，“四大家族”占據(jù)全球工業(yè)機(jī)器人60%以上的市場(chǎng)份額，在核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件研發(fā)上處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，而國(guó)內(nèi)廠商還沒有叫陣“四大家族”的實(shí)力。
傳統(tǒng)關(guān)節(jié)機(jī)器人（即機(jī)械手臂機(jī)器人）需要三類核心零部件：高精密減速機(jī)、伺服電機(jī)和控制系統(tǒng)。
“在機(jī)器人的三大核心零部件中，國(guó)產(chǎn)控制系統(tǒng)能基本滿足目前需求。但如果要進(jìn)入汽車領(lǐng)域，對(duì)控制器要求更高，還是需要進(jìn)口。伺服電機(jī)跟控制器差不多，低端沒問題，中端產(chǎn)品也能滿足要求，減速機(jī)問題最大。”中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)執(zhí)行副會(huì)長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟執(zhí)行理事長(zhǎng)宋曉剛坦言，中外品牌減速機(jī)的原理設(shè)計(jì)基本一致，但在工藝精度和穩(wěn)定性方面差距非常大。
在技術(shù)路線上另辟蹊徑是國(guó)產(chǎn)品牌突圍的一個(gè)現(xiàn)實(shí)路徑。常州金石機(jī)器人就是如此。從技術(shù)路線看，金石機(jī)器人主攻桁架機(jī)器人，這種機(jī)器人非常適用于金屬加工類的數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化和重載高速搬運(yùn)行業(yè)，可以為“無人工廠”提供系統(tǒng)解決方案。在這種技術(shù)路線下，高精密減速機(jī)并非核心零部件，也不會(huì)受制于國(guó)外企業(yè)。桁架機(jī)器人的最大優(yōu)勢(shì)就是超大負(fù)載，最大的能抓起4噸重的東西。
目前，在工業(yè)機(jī)器人這個(gè)行業(yè)里，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩、無序競(jìng)爭(zhēng)局面開始出現(xiàn)，相當(dāng)一部分企業(yè)以集成組裝生產(chǎn)為主，停留在模仿、跟隨和簡(jiǎn)單集成階段。
在宋曉剛看來，機(jī)器人的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域是汽車，但國(guó)外并沒有中國(guó)這么全面和細(xì)分的制造業(yè)門類，國(guó)外機(jī)器人品牌也不可能熟悉這么多工藝流程，“我們的優(yōu)勢(shì)就在于，本土品牌應(yīng)該對(duì)不同的制造業(yè)細(xì)分行業(yè)的工藝、流程、管理更加熟悉。”
對(duì)于未來，宋曉剛判斷，“我們需要一大批了解機(jī)器人性能、熟悉細(xì)分行業(yè)工藝的系統(tǒng)集成商，這是國(guó)產(chǎn)品牌可以發(fā)力的方向。”
在落地后的《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中，明確將工業(yè)機(jī)器人列入大力推動(dòng)突破發(fā)展的十大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。而在宋曉剛看來，在政策利好的推動(dòng)下，各地區(qū)都扎堆布局的現(xiàn)象已經(jīng)開始顯現(xiàn)。
在這場(chǎng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“競(jìng)賽”中，地方政府的補(bǔ)貼政策也是一個(gè)重要籌碼。例如，安徽蕪湖在2014年出臺(tái)了《蕪湖市機(jī)器人產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展若干政策（試行）》，其中細(xì)致地規(guī)定了十多項(xiàng)政府支持和補(bǔ)貼措施。“政府的補(bǔ)貼政策取向沒錯(cuò)，但一定要補(bǔ)助那些質(zhì)量合格、真正在生產(chǎn)線上應(yīng)用的機(jī)器人。”宋曉剛表示，現(xiàn)在一個(gè)最大問題是，相關(guān)政府部門，補(bǔ)貼政策不夠精準(zhǔn)，大水漫灌，導(dǎo)致一些機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)靠補(bǔ)貼“過日子”，甚至頂著機(jī)器人概念套取地方政府補(bǔ)貼。
[關(guān)鍵詞]工業(yè)機(jī)器人 編程 示教
一、機(jī)器人編程語言系統(tǒng)的組成
機(jī)器人編程語言像一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),包括硬件、軟件和被控設(shè)備。即機(jī)器人語言包括語言本身、運(yùn)行語言的控制機(jī)、機(jī)器人、作業(yè)對(duì)象、周圍環(huán)境和設(shè)備接口等。機(jī)器人編程語言系統(tǒng)的組成如圖1所示。圖中的箭頭表示信息的流向,機(jī)器人語言的所有指令均通過控制機(jī)經(jīng)過程序的編譯、解釋后發(fā)出控制信號(hào)。
控制機(jī)一方面向機(jī)器人發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制信號(hào),另一方面,向設(shè)備發(fā)控制信號(hào),設(shè)備如機(jī)器人焊接系統(tǒng)中的電焊機(jī)以及機(jī)器人搬運(yùn)系統(tǒng)中的空壓機(jī)等。周圍環(huán)境通過感知系統(tǒng)把環(huán)境信息通過控制機(jī)反饋給語言,而這里的環(huán)境是指機(jī)器人作業(yè)空間內(nèi)的物置、姿態(tài)以及物體之間的相互關(guān)系。
01
二、工業(yè)機(jī)器人的語言功能
1.運(yùn)算功能。運(yùn)算功能是機(jī)器人最重要的功能之一。對(duì)于裝有傳感器的機(jī)器人所進(jìn)行的主要是解析幾何運(yùn)算,包括機(jī)器人的正解、逆解、坐標(biāo)變換及矢量運(yùn)算等。根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果,機(jī)器人能自行決定工具或手爪下一步應(yīng)到達(dá)何處。
2.運(yùn)動(dòng)功能。運(yùn)動(dòng)功能是機(jī)器人最基本的功能。機(jī)器人的設(shè)計(jì)目的是用它來代替人的繁復(fù)勞動(dòng),因此機(jī)器人發(fā)展到今天,不管其功能多么復(fù)雜,動(dòng)作控制仍然是其基本功能,也是機(jī)器人語言系統(tǒng)的基本功能。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)功能就是機(jī)器人語言用最簡(jiǎn)單的方法向各關(guān)節(jié)伺服裝置提供一系列關(guān)節(jié)位置及姿態(tài)信息,由伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)。
3.決策功能。所謂決策的能就是指機(jī)器人根據(jù)作業(yè)空間范圍內(nèi)的傳感信息不做任何運(yùn)算而做出的判斷決策。這種決策功能一般用條件轉(zhuǎn)移指令由分支程序來實(shí)現(xiàn)。條件滿足則執(zhí)行一個(gè)分支,不滿足則執(zhí)行另一個(gè)分支。
三、機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng)
要想操控機(jī)器人完全按照設(shè)定的軌跡運(yùn)動(dòng),必須明確機(jī)器人的坐標(biāo)系統(tǒng),在什么情況下該用何種坐標(biāo)系。當(dāng)前的主流機(jī)器人都是采用6自由度,即6個(gè)能夠獨(dú)立活動(dòng)的坐標(biāo)軸,如圖2所示:
02
機(jī)器人可以建立的坐標(biāo)系有“World坐標(biāo)系”,“Base坐標(biāo)系”,“Tool坐標(biāo)系”,“Axis軸坐標(biāo)系”四個(gè)。各個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)的特點(diǎn)和用途均不一樣:Axis坐標(biāo)一般用來操作機(jī)器人的各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)(如果是六個(gè)自由度的機(jī)器人會(huì)有A1-A6六個(gè)軸,每個(gè)軸都有自己的旋轉(zhuǎn)方向和角度),機(jī)器人在運(yùn)行過程中需要各個(gè)軸之間配合運(yùn)動(dòng),有旋轉(zhuǎn)也有直線等;World坐標(biāo)系統(tǒng)主要是在編程的時(shí)候用來標(biāo)定機(jī)器人的初始位置以及零點(diǎn)位置,該坐標(biāo)系統(tǒng)類似于空間三維坐標(biāo)系統(tǒng);Tool坐標(biāo)主要是機(jī)器人在進(jìn)行實(shí)際工作時(shí)的一個(gè)參照坐標(biāo)系,他的工具可以是夾具、焊鉗或者噴槍等;Base坐標(biāo)主要是機(jī)器人相對(duì)于自身的坐標(biāo)系統(tǒng),其原點(diǎn)一般在機(jī)器人底座的中心點(diǎn)。
四、工業(yè)機(jī)器人的編程
所有的機(jī)器人編程主要是從定義機(jī)器人運(yùn)行軌跡和運(yùn)行方式入手的。當(dāng)前主流的機(jī)器人都是采用定義三種軌跡方式:點(diǎn)到點(diǎn),直線和圓弧。
1.點(diǎn)到點(diǎn)的移動(dòng):工作空間內(nèi)機(jī)器人始終在兩點(diǎn)之間的定位,以最快的路徑進(jìn)行,而且所有的軸的移動(dòng)同時(shí)開始和結(jié)束,所有的軸必須同步;這時(shí)無法精確的預(yù)計(jì)機(jī)器人的軌跡。采用該語句進(jìn)行程序設(shè)計(jì)在實(shí)際操作過程中容易出現(xiàn)無法預(yù)知的運(yùn)動(dòng)軌跡,如圖3,容易造成一定的安全事故,因此,在編程的時(shí)候盡量不用或者少用該語句。
03
關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；網(wǎng)絡(luò)通信；數(shù)字圖像處理
中圖分類號(hào)：TP242.6 文件標(biāo)識(shí)碼：A
1概述
工業(yè)機(jī)器人抓取作業(yè)是工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要應(yīng)用。在傳統(tǒng)的應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行的抓取操作一般通過示教或者離線編程的方式來實(shí)現(xiàn)的，抓取作業(yè)的起始位姿和終止位姿是預(yù)先設(shè)定好的，在這種情況下，一旦工作對(duì)象與工作環(huán)境改變，既定抓取動(dòng)作則會(huì)失效。利用計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)工業(yè)機(jī)器人抓取的環(huán)境及目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別并進(jìn)行定位，基于以太網(wǎng)將目標(biāo)數(shù)據(jù)通信至工業(yè)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行抓取。
通過以Kawasaki的FS03N工業(yè)機(jī)器人為基礎(chǔ)，研究并構(gòu)建了一個(gè)基于單目視覺的機(jī)器人抓取試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理和工作過程為：當(dāng)目標(biāo)對(duì)象存在于工業(yè)機(jī)器人抓取作業(yè)區(qū)時(shí)，在計(jì)算機(jī)的控制下，通過攝像頭獲取對(duì)象圖像數(shù)據(jù)，然后對(duì)采集到的圖像進(jìn)行數(shù)字圖像處理并將目標(biāo)物位置信息通信至工業(yè)機(jī)器人，最終控制工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)對(duì)指定目標(biāo)物的抓取，并將其放到指定位置。
2 基于網(wǎng)絡(luò)通信的工業(yè)機(jī)器人的單目視覺系統(tǒng)
建立的基于網(wǎng)絡(luò)通信與數(shù)字圖像處理的工業(yè)機(jī)器人抓取系統(tǒng)硬件組成如圖1所示。系統(tǒng)以Kawasaki FS03N機(jī)器人為基礎(chǔ)，研究并建立了如圖2所示的系統(tǒng)平臺(tái)。系統(tǒng)平臺(tái)包含三個(gè)單元：圖像處理單元、網(wǎng)絡(luò)通信單元以及工業(yè)機(jī)器人單元。圖像處理單元采用的是三星SHC-730P攝像頭和大恒DH-CG400的圖像采集卡。工業(yè)機(jī)器人單元選配的控制柜為帶網(wǎng)絡(luò)適配器的D系列控制器。工業(yè)機(jī)器人為6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人，端部配氣動(dòng)夾爪。系統(tǒng)側(cè)邊配皮帶輸送機(jī)，用來下料。
3 圖像處理及數(shù)據(jù)通信
設(shè)定工業(yè)機(jī)器人要抓取的目標(biāo)為一立方體工件，要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和定位，主要步驟為濾波、輪廓提取、目標(biāo)定位以及數(shù)據(jù)通信。
3.1 濾波
圖像在采集、傳輸及處理過程中往往會(huì)存在一定程度的噪聲干擾，噪聲惡化了圖像質(zhì)量，使圖像模糊，淹沒了特征，給圖像分析帶來了困難。考慮背景圖像中目標(biāo)和背景一般都具有不同的統(tǒng)計(jì)特性，即不同的均值和方差，為保留一定的邊緣信息，采用了選擇式掩膜平滑方法，這種方法是以盡量不模糊邊緣輪廓為目的。
圖像的均值計(jì)算公式[2]：
3.2 輪廓提取
區(qū)域生長(zhǎng)是根據(jù)目標(biāo)物特點(diǎn)將像素或者子區(qū)域聚合成更大區(qū)域的方法。種子點(diǎn)的選取是根據(jù)工業(yè)機(jī)器人抓取的目標(biāo)物的顏色、灰度特點(diǎn)設(shè)定的。區(qū)域生長(zhǎng)后的圖像其背景為白色，目標(biāo)為黑色，使用邊界跟蹤進(jìn)行輪廓提取。
3.4 目標(biāo)定位
圖像中的目標(biāo)物位置表明著在工作臺(tái)面中的目標(biāo)物相對(duì)于攝像頭的位置，使用目標(biāo)物質(zhì)心法來標(biāo)記目標(biāo)物相對(duì)于攝像頭的位置，這需要使用圖4（a）的處理結(jié)果標(biāo)記目標(biāo)物質(zhì)心，計(jì)算公式：
A-目標(biāo)物面積
x0,y0-區(qū)域相對(duì)于屏幕左上角圖像的中心坐標(biāo)。
選擇整個(gè)目標(biāo)區(qū)域的邊緣角落四點(diǎn)連接成對(duì)角線（圖5中藍(lán)色線），根據(jù)目標(biāo)正方體的形狀特征，找到正方體中心線（圖5中紅色線）。根據(jù)中心線可計(jì)算出目標(biāo)物相對(duì)于攝像頭的偏轉(zhuǎn)角度。
3.5 數(shù)據(jù)通信
受到工業(yè)機(jī)器人控制器底層不開放的影響，無法在物理層上進(jìn)行改動(dòng)。在工業(yè)機(jī)器人控制器之外使用計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，工業(yè)機(jī)器人控制器作為客戶端形成客戶機(jī)/服務(wù)器模式（Client/Server）。通過將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實(shí)現(xiàn)控制作業(yè)。
在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)，有兩種通訊協(xié)議可供選擇，分別是TCP（Transmission Control Protocol 傳輸控制協(xié)議）協(xié)議與UDP（User Datagram Protocol 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）協(xié)議，二者都是TCP/IP參考模型中傳輸層中的協(xié)議。其中，TCP協(xié)議是一種可靠的面向連接的協(xié)議，如圖6所示，在進(jìn)行通訊時(shí)，首先通過三步握手以建立通信雙方的連接，然后進(jìn)行通信。TCP協(xié)議中提供了數(shù)據(jù)確認(rèn)和數(shù)據(jù)重傳的機(jī)制，以保證能夠?qū)?shù)據(jù)正確地傳輸。UDP協(xié)議是一種不可靠的無連接協(xié)議，通信時(shí)不需要建立連接，直接向一個(gè)IP地址發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有數(shù)據(jù)確認(rèn)與重傳機(jī)制，不保證能夠?qū)?shù)據(jù)正確地傳輸，但是實(shí)時(shí)性較高。本系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性要求并不高，遂采用TCP協(xié)議來傳輸目標(biāo)物的位置和角度信息。
結(jié)論
將數(shù)字圖像處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人抓取技術(shù)研究中，給出了選擇式掩膜平滑的濾波方法及區(qū)域生長(zhǎng)和邊界跟蹤的輪廓提取的方法，實(shí)現(xiàn)了基于以太網(wǎng)的通信，最終實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人對(duì)目標(biāo)物的抓取，算法基于Visual C++2010編程實(shí)現(xiàn)的。整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單，開發(fā)成本較低。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法，能夠?yàn)闄C(jī)器人智能化提供一定的借鑒意義。
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且不談機(jī)器人會(huì)否統(tǒng)治世界，但是隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人研發(fā)已經(jīng)成為一股不可逆轉(zhuǎn)的潮流，在各個(gè)行業(yè)，尤其是工業(yè)、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。西班牙《世界報(bào)》日前報(bào)道，無人機(jī)戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代已經(jīng)到來，而機(jī)器人戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)代可能正快速靠近，X-47B無人機(jī)就是一個(gè)證明，這種外形酷似箭頭的美國(guó)戰(zhàn)機(jī)可以自行執(zhí)行任務(wù)，無需地面飛行員的參與。
機(jī)器人戰(zhàn)士已漸行漸近，我們可以預(yù)想有這么一天，機(jī)器人像30年前的個(gè)人電腦一樣邁入家家戶戶，徹底改變?nèi)祟惖纳罘绞健Ｋ鼈儾粌H可以幫我們打掃衛(wèi)生、煮飯等，還能跟我們談心、跳舞、做出栩栩如生的表情反應(yīng)。
機(jī)器人成市場(chǎng)新亮點(diǎn)
回憶2012年，眾多與物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、工業(yè)控制自動(dòng)化有關(guān)的展會(huì)上，機(jī)器人的身影隨處可見。
2012年11月6日，2012工業(yè)自動(dòng)化展開創(chuàng)性地將國(guó)內(nèi)外機(jī)器人品牌整合成一個(gè)專區(qū)，ABB、發(fā)那科、史陶比爾、安川電機(jī)、德國(guó)庫(kù)卡、雅馬哈、廣州數(shù)控、沈陽新松等國(guó)內(nèi)外著名的機(jī)器人品牌悉數(shù)亮相。
10天后的11月16日，素有“中國(guó)科技第一展”之稱的第十四屆中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)也推出了“機(jī)器人專展”。以服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人為主題，展出可以代替人工勞動(dòng)的機(jī)器手臂，能助人行走的外骨骼機(jī)器人、會(huì)跳江南style的機(jī)器人、具有語音識(shí)別功能的智能機(jī)器狗等。
專家表示，機(jī)器人技術(shù)是國(guó)內(nèi)外廠商搶占工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)的必爭(zhēng)之地，外資品牌希望通過這一技術(shù)“搶回”流失的制造業(yè)，國(guó)內(nèi)企業(yè)同樣需要機(jī)器人來武裝“中國(guó)制造”，以保在全球高科技市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
國(guó)家《智能制造裝備“十二五”發(fā)展規(guī)劃》就明確提出，將圍繞重大智能制造成套裝備研發(fā)以及智能制造技術(shù)的推廣應(yīng)用，開發(fā)機(jī)器人、感知系統(tǒng)、智能儀表等典型的智能測(cè)控裝置和部件，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。在充分利用現(xiàn)有技術(shù)和產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化、網(wǎng)絡(luò)化，形成對(duì)智能制造裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)有力的支撐。
工業(yè)機(jī)器人是重要切入點(diǎn)
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)成熟，現(xiàn)已形成了一條完整的產(chǎn)業(yè)鏈條。2008年后，全球的機(jī)器人裝機(jī)量超過一百萬臺(tái)，并于2011年達(dá)到頂峰，中、美、德等國(guó)家的工業(yè)機(jī)器人增速快于世界平均水平，中國(guó)2011年銷量比2010年提高51%。
目前，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人主要被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的汽車等重工業(yè)領(lǐng)域逐漸向更加廣闊的電子制造和其他領(lǐng)域進(jìn)行拓展，搬運(yùn)、點(diǎn)焊、弧焊、噴涂等是它們的主要工作。制造業(yè)升級(jí)轉(zhuǎn)型、企業(yè)越發(fā)看中生產(chǎn)率的提高、工人薪酬高漲、高水平技術(shù)工作稀缺等原因，也成為機(jī)器人需求量增大的溫床。
但由于國(guó)內(nèi)過去對(duì)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)注度不強(qiáng)，使用密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界平均水平，離日、韓、德等國(guó)家更是有一段很長(zhǎng)的差距要追趕。韓國(guó)是全球工業(yè)機(jī)器人使用密度最高的國(guó)家，每一萬名工人中擁有機(jī)器人數(shù)量為347臺(tái)；日本次之，339臺(tái)；德國(guó)位居第三，251臺(tái)；中國(guó)僅為21臺(tái)，不及國(guó)際平均水平的55臺(tái)的一半。
國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系，日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等，歐系主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS，瑞典的ABB，意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。
隨著越來越多的國(guó)內(nèi)廠商選擇自動(dòng)化生產(chǎn)方式以獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，從而催生了對(duì)工業(yè)機(jī)器人的大量需求。根據(jù)國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（1FR）的數(shù)據(jù)，中國(guó)有望于2014年成為世界最大的機(jī)器人市場(chǎng)。工業(yè)和信息化裝備部工業(yè)司副司長(zhǎng)王衛(wèi)明日前也透露，未來幾年，中國(guó)還會(huì)保持30%的增速，將成為全球需求量最大市場(chǎng)。早在2011年，作為勞動(dòng)密集型企業(yè)的代表富士康公司已率先試水，掌舵人郭臺(tái)銘宣布將投入“百萬機(jī)器人”到生產(chǎn)線上，從此，富士康踏上了一條與機(jī)器人緊密聯(lián)系的生產(chǎn)之道。
發(fā)展關(guān)鍵是拓寬產(chǎn)業(yè)鏈
機(jī)器人是終端產(chǎn)品，一般通過單機(jī)或多臺(tái)機(jī)器人組成工作站或生產(chǎn)線，以交互方式交付給客戶。未來，拓寬產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)歉骷覚C(jī)器人廠商發(fā)展的關(guān)鍵。工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括研究與開發(fā)、核心零部件、非核心零部件、系統(tǒng)集成與維護(hù)和保養(yǎng)五個(gè)環(huán)節(jié)，前面三個(gè)部分是構(gòu)成機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)品，由于國(guó)際品牌產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，此三部分掌握了絕對(duì)的話語權(quán)。
以國(guó)內(nèi)展會(huì)中身影頻現(xiàn)的機(jī)器人為例，盡管參與者不少，但無論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)廠商，展會(huì)上似乎沒有太多令人驚喜的創(chuàng)新技術(shù)和創(chuàng)新產(chǎn)品。這不僅反映出國(guó)內(nèi)市場(chǎng)青睞于一些能夠提高生產(chǎn)效率和提升性價(jià)比產(chǎn)品的機(jī)器人；也曝露出國(guó)內(nèi)機(jī)器人制造商的短板，既無創(chuàng)新性產(chǎn)品，關(guān)鍵部位零件和核心技術(shù)又都掌握在國(guó)外廠商手中。
中國(guó)工控業(yè)務(wù)集團(tuán)首席運(yùn)營(yíng)官徐勇曾在接受媒體采訪時(shí)分析國(guó)內(nèi)廠商的生存模式：由于機(jī)器人通用性的關(guān)鍵零部件目前無法實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)廠家只能高價(jià)從國(guó)外購(gòu)買，使得國(guó)內(nèi)機(jī)器人制造成本的居高不下。所以，國(guó)內(nèi)廠商單靠買機(jī)器是賺不到錢的，他們的利潤(rùn)空間更多在于后期服務(wù)、設(shè)備維修、零部件更換等。
而在標(biāo)準(zhǔn)品投放至市場(chǎng)經(jīng)使用者考驗(yàn)前，還需要一個(gè)系統(tǒng)集成的過程，即定制化。這個(gè)過程可根據(jù)行業(yè)用者的特性，配備不同的結(jié)構(gòu)，本土品牌則在此過程具有相對(duì)的優(yōu)勢(shì)。以沈陽新松為例，在整體經(jīng)濟(jì)大環(huán)境不景氣，尤其是裝備制造行業(yè)業(yè)績(jī)整體下滑的背景下，沈陽新松機(jī)器人業(yè)績(jī)極其搶眼，中報(bào)顯示，公司上半年實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入5.14億元，同比增長(zhǎng)42.26%，工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)營(yíng)業(yè)收入14052.23萬元，同比增長(zhǎng)39.54%。據(jù)悉，在沈陽新松的機(jī)器人業(yè)務(wù)中，超過七成來自于系統(tǒng)集成。與新松類似，國(guó)內(nèi)還有很多機(jī)器人系統(tǒng)集成商后勁強(qiáng)大，都是本土企業(yè)。
為什么會(huì)形成這么一個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈格局？工控網(wǎng)市場(chǎng)研究部工廠自動(dòng)化高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理楠認(rèn)為，營(yíng)銷有四個(gè)層面，分別是產(chǎn)品、價(jià)格、渠道、促銷。其中渠道在很多情況下能起到至關(guān)重要的作用，本土集成商之所以能夠做大做強(qiáng)，與業(yè)主之間的良好關(guān)系密是不可分的。
未來無論是國(guó)際品牌還是本土企業(yè)，其發(fā)展還是體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)鏈上。外資品牌在研發(fā)機(jī)器人單體的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)向集成業(yè)務(wù)拓展，同時(shí)也可以加強(qiáng)維修和保養(yǎng)業(yè)務(wù)的比重；而本土企業(yè)在積累足夠的系統(tǒng)集成基礎(chǔ)上，也應(yīng)該向機(jī)器人單體領(lǐng)域延伸，并借助本土品牌的服務(wù)優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)業(yè)務(wù)。
工業(yè)機(jī)器人作為人類最偉大的發(fā)明之一，經(jīng)過四十余年的發(fā)展，已經(jīng)取得長(zhǎng)足的進(jìn)步。而今，屬于中國(guó)人的工業(yè)機(jī)器人時(shí)代已經(jīng)來臨，隨著各種資金政策的注入，企業(yè)擺脫產(chǎn)能不足的瓶頸，工業(yè)機(jī)器人及成套裝備生產(chǎn)能力進(jìn)一步加強(qiáng)，核心產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)及技術(shù)模塊不斷成熟，人才結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)固，機(jī)器人市場(chǎng)的星星之火在不遠(yuǎn)的將來將呈現(xiàn)燎原之勢(shì)。
名詞解釋
關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；可靠性；測(cè)試
中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動(dòng)化裝備。自從1962年美國(guó)研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來，機(jī)器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快，已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、自動(dòng)化工廠（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的自動(dòng)化工具。
由于工業(yè)機(jī)器人是元部件眾多，是一復(fù)雜系統(tǒng)，它以多自由度方式運(yùn)動(dòng)，因而發(fā)生的故障可能造成難以預(yù)計(jì)的后果，具有潛在的人機(jī)風(fēng)險(xiǎn)。為此對(duì)機(jī)器人必須嚴(yán)格按照可靠性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，目的在于：（1）在機(jī)器人的設(shè)計(jì)和整個(gè)壽命周期中進(jìn)行有效的可靠性運(yùn)行，特別在樣機(jī)測(cè)試階段，必須將潛在的風(fēng)險(xiǎn)暴露出來加以改進(jìn)；（2）出現(xiàn)故障后的及時(shí)修復(fù)性，減少客戶的停機(jī)損失；（3）工業(yè)機(jī)器人的安全性，避免出現(xiàn)人機(jī)事故，確保人員安裝調(diào)試、編程示教、操作、維護(hù)過程的安全。我們以EFORT的工業(yè)機(jī)器人可靠性指標(biāo)：MTBF不低于6000H。我們需要從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、加工制造、裝配、 測(cè)試等環(huán)節(jié)降低產(chǎn)品失效的因素。
1元器件可靠性設(shè)計(jì)要求
1.1電子元器件可靠性設(shè)計(jì)
電子器件的選取，必須經(jīng)過100%環(huán)境篩選測(cè)試，測(cè)試合格的產(chǎn)品才允許采用，按照可靠性分配原則，篩選與元器件失效分析相結(jié)合，一旦發(fā)現(xiàn)失效，必須對(duì)同一類產(chǎn)品進(jìn)行原因分析，按照5W1H方法進(jìn)行糾正預(yù)防措施分析與整改。
電子元器件的選取按照以下規(guī)則：
a.電子元器件決不允許超核運(yùn)行，應(yīng)按照降額設(shè)計(jì)，一般達(dá)到85%；
b.線路設(shè)計(jì)盡量進(jìn)行動(dòng)力、信號(hào)隔離處理，防止電磁干擾，進(jìn)行干擾試驗(yàn)；
c.功能部件進(jìn)行熱分析，高溫拷機(jī)測(cè)試；
d.振動(dòng)測(cè)試，一般按照5-200HZ，振幅2mm的掃頻振動(dòng)測(cè)試。
1.2機(jī)電產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)
機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與驗(yàn)證，必須100%驗(yàn)證，在斷路器、線纜、繼電器、接插件等必須進(jìn)行電流、溫度、頻次等驗(yàn)證分析，主要為：
a.線路的選取考慮電流、溫度等其它要求；
b.電氣元器件的參數(shù)除符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)外，機(jī)器人的額外要求不許滿足，比如繼電器的動(dòng)作次數(shù)要求等；
c.接插件的接觸電阻、電流、耐熱等，同時(shí)考慮其防錯(cuò)、易維修性等。
1.3機(jī)加部件的可靠性設(shè)計(jì)
機(jī)械加工部件的設(shè)計(jì)，考慮其材質(zhì)、加工難度、安全系數(shù)等，裝配前必須100%檢查，全部合格后才能安裝，主要包括：
a.設(shè)計(jì)時(shí)用機(jī)械專用軟件進(jìn)行應(yīng)力分析，確保安全系數(shù)在2以上；
b.設(shè)計(jì)時(shí)考慮加工工藝，確保機(jī)加的尺寸、行位公差以及粗糙度等；
c.對(duì)部分特殊要求的，要控制其材質(zhì)與工藝，比如：發(fā)黑、耐腐蝕等特殊處理。
2關(guān)鍵部件可靠性驗(yàn)證
機(jī)器人的關(guān)鍵部件測(cè)試必須嚴(yán)格按照測(cè)試大綱進(jìn)行測(cè)試，詳細(xì)記錄測(cè)試數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。
2.1運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器
運(yùn)動(dòng)控制器與伺服驅(qū)動(dòng)器為機(jī)器人主要運(yùn)動(dòng)控制部件，除電子元器件的可靠性測(cè)試外，額外需要進(jìn)行功能測(cè)試，包括：加減速測(cè)試、響應(yīng)測(cè)試、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)電流沖擊測(cè)試、CPU負(fù)載率測(cè)試等。
2.2伺服電機(jī)
機(jī)器人伺服電機(jī)除一般的電機(jī)要求外，還要求電機(jī)具備高過載能力，同時(shí)由于其特殊的安裝與應(yīng)用環(huán)境，需要對(duì)其電機(jī)油封、制動(dòng)器都提出很高要求，表現(xiàn)為：
a.電機(jī)的油封本身動(dòng)密封要求很高，盡量采用高質(zhì)量的雙唇油封，一般測(cè)試3000H后進(jìn)行拆解，分析密封情況；
b.制動(dòng)器對(duì)于機(jī)器人為安全部件，其可靠次數(shù)必須達(dá)到萬級(jí)以上，測(cè)試為制動(dòng)器扭力確認(rèn)，不能出現(xiàn)跌失。
2.3 減速器
在選取減速器的時(shí)，考慮電機(jī)轉(zhuǎn)速、設(shè)計(jì)指標(biāo)等來選取減速器的減速比、額定扭矩，并降額選取，同時(shí)考慮減速器的輸入齒輪配合、油路等，在重要關(guān)節(jié)考慮設(shè)計(jì)走線方式與裝配方便性。
2.4管線包
工業(yè)機(jī)器人本體管線包包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)線纜，IO線纜，總線線纜等組成，由于機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用需求，線纜必須滿足耐扭拉、高揉要求，最少滿足：1000萬次以上的耐彎曲指標(biāo)。
3 整機(jī)可靠性分析與驗(yàn)證
3.1整機(jī)可靠性測(cè)試
各部件測(cè)試完成后，需要對(duì)樣機(jī)進(jìn)行整機(jī)測(cè)試，按照國(guó)家與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)器人的功能測(cè)試外，必須要進(jìn)行可靠性測(cè)試，其中包括控制柜的振動(dòng)測(cè)試、溫控測(cè)試、本體振動(dòng)監(jiān)視等。
圖1與圖2是我們用加速度傳感器檢測(cè)的各軸電機(jī)在機(jī)器人高速運(yùn)行時(shí)的XYZ三方向的振動(dòng)情況。
由圖1的測(cè)試結(jié)果，可以分析原因，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)調(diào)整，減小機(jī)器人的本體振動(dòng)，從圖2中可以看出振動(dòng)從修改前的5G降到修改后的2G。
3.1.1整機(jī)120H功能測(cè)試
機(jī)器人的120H測(cè)試，包括機(jī)器人功能測(cè)試與拷機(jī)測(cè)試。功能測(cè)試包括：機(jī)器人3大坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)測(cè)試、零點(diǎn)復(fù)位、IO功能測(cè)試、各軸運(yùn)動(dòng)范圍與運(yùn)動(dòng)空間測(cè)試、各軸最大速度、重復(fù)精度測(cè)試，特殊要求的軌跡精度與D-H參數(shù)補(bǔ)償測(cè)試等。如圖3所示。
3.1.2整機(jī)1000H可靠性測(cè)試
在120H測(cè)試結(jié)束正常后，進(jìn)入1000H滿載100%速度各空間可達(dá)程序運(yùn)行測(cè)試，在測(cè)試過程中會(huì)監(jiān)視各軸的運(yùn)行情況，包括各軸電流、速度等曲線，測(cè)試結(jié)束后需要再次測(cè)試機(jī)器人的重復(fù)定位精度，分析機(jī)械本體與控制系統(tǒng)的精度偏移。同時(shí)對(duì)電柜整體的溫度、各電機(jī)部件溫度，機(jī)械傳動(dòng)部件溫度以及本體噪聲均監(jiān)控，規(guī)定噪聲不大于75分貝。
圖4與圖5表示測(cè)試過程中出現(xiàn)的異常與正常電流、速度曲線對(duì)比，從圖3中明顯可以看出機(jī)器人處于異常狀態(tài)，這時(shí)需要排查機(jī)械本體傳動(dòng)與電機(jī)等原因。
3.1.3整機(jī)500H超載加速測(cè)試
在完成1000H測(cè)試后，還需要對(duì)機(jī)器人進(jìn)行130%負(fù)載，100%速度下運(yùn)行，主要進(jìn)行加速超額檢測(cè)，測(cè)試過程中，同樣監(jiān)視各軸的運(yùn)行情況，包括各軸電流、速度等曲線，測(cè)試結(jié)束后需要再次測(cè)試機(jī)器人的重復(fù)定位精度，分析機(jī)械本體與控制系統(tǒng)的精度偏移。
4 結(jié)論
從可靠性工程角度分析，在工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)、采購(gòu)、生產(chǎn)制造、測(cè)試等階段都應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的可靠性工作，在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)與設(shè)計(jì)；采購(gòu)、加工階段對(duì)質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行過程控制與試驗(yàn)；在樣機(jī)階段必須進(jìn)行可靠性測(cè)試與加速，甚至破壞性測(cè)試；在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障記錄與搜集，這樣才能提高我們自主機(jī)器人的可靠性。
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關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)；專業(yè)設(shè)置；課程體系
中圖分類號(hào)：G718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-5727（2016）10-0033-04
工業(yè)機(jī)器人是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人，是技術(shù)發(fā)展最成熟、應(yīng)用領(lǐng)域最多的一類機(jī)器人。高檔數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人被列入《中國(guó)制造2025》十大領(lǐng)域之一，工信部《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，2020年我國(guó)將形成較為完善的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，機(jī)器人密度將達(dá)到100 以上，工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量將達(dá)到100萬臺(tái)。當(dāng)前，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人人才需求旺盛，全國(guó)很多高職院校均已開始工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)招生。
一、工業(yè)機(jī)器人發(fā)展?fàn)顩r
工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于焊接、搬運(yùn)、裝配、噴涂和機(jī)床上下料等工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)使用的工業(yè)機(jī)器人主要分為日系和歐系兩種，具體可分為“四大（市場(chǎng)占比約50%）”和“四小”兩個(gè)陣營(yíng)：“四大”即為瑞典ABB、日本FANUC及YASKAWA（安川）、德國(guó)KUKA，“四小”為日本OTC、PANASONIC、NACHI及KAWASAKI。國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人（市場(chǎng)占比約20%）生產(chǎn)廠商主要有沈陽新松、南京艾斯頓和廣州數(shù)控等。
全球工業(yè)機(jī)器人年裝機(jī)量如圖1所示，2014年全球工業(yè)機(jī)器人密度如圖2所示，國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人保有量如下頁圖3所示，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人不同領(lǐng)域的需求情況如下頁圖4所示。
精密減速機(jī)、交流伺服電機(jī)和控制器是機(jī)器人的關(guān)鍵核心部件。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人與世界水平相比，高精度機(jī)器人減速機(jī)基本依賴進(jìn)口，伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器大多需要進(jìn)口，機(jī)器人控制器性能與國(guó)外差距較大。未來工業(yè)機(jī)器人總體應(yīng)用趨勢(shì)為：重載、高速、高精度；智能化；信息化和網(wǎng)絡(luò)化。
二、工業(yè)機(jī)器人的人才需求
近年來，我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，銷量以年均25%的速度增長(zhǎng)，2014年以來，我國(guó)連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，2015年國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)器人保有量更是達(dá)到23.5萬臺(tái)。我國(guó)已成為全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)最受矚目的市場(chǎng)之一，人才缺口巨大。
從2011年開始，我國(guó)已經(jīng)超過美國(guó)成為全球制造業(yè)產(chǎn)出第一大國(guó)，但隨著我國(guó)人口老齡化趨勢(shì)加劇，工作年齡人口開始逐年下降。綜合多種因素，我國(guó)制造業(yè)的未來，急需發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，急需大量的機(jī)器人專業(yè)人才。據(jù)機(jī)械工業(yè)信息研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2013年我國(guó)數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人專業(yè)畢業(yè)生為20.8萬人，年度缺口20萬人，到2020年大概需要20萬工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才。廣發(fā)證券發(fā)展研究中心對(duì)我國(guó)2015―2020年工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用專業(yè)人才需求情況的預(yù)測(cè)如圖5所示。
由于機(jī)器人及智能裝備產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，對(duì)機(jī)器人專業(yè)人才的需求越來越大，工業(yè)機(jī)器人的廣泛應(yīng)用，將成為“中國(guó)制造”向“中國(guó)創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵。因此，緊跟技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)需求，為企業(yè)培養(yǎng)急需的工業(yè)機(jī)器人高端技術(shù)技能型人才，是高職院校當(dāng)前的重要任務(wù)之一。
三、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)設(shè)置情況
據(jù)教育部專業(yè)備案平臺(tái)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)高職院校開設(shè)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)的情況是：2013年有2所，2014年有9所，2015年有45所（其中江蘇省有10所），2016年可望達(dá)到100所，具體如圖6所示。
目前，在國(guó)內(nèi)高職院校中，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)剛剛起步，多數(shù)院校都是在2013年后開始該專業(yè)招生工作。由此可見，構(gòu)建合理有效、適應(yīng)企業(yè)崗位人才需求的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)人才培養(yǎng)模式，加強(qiáng)該專業(yè)課程體系建設(shè)、實(shí)訓(xùn)室建設(shè)和師資隊(duì)伍建設(shè)，成為高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)相關(guān)專業(yè)建設(shè)的當(dāng)務(wù)之急。
四、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)定位分析
（一）工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈分析
由下頁圖7可知，在工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈中，從事工程安裝調(diào)試、項(xiàng)目設(shè)計(jì)集成以及后續(xù)服務(wù)的下游產(chǎn)業(yè)是適應(yīng)高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)需求的。
（二）在職人員、中職中專、高職高專及應(yīng)用型本科工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)是：培養(yǎng)機(jī)器人研發(fā)（博士/碩士）、工程設(shè)計(jì)（本科）、機(jī)器人及生產(chǎn)線安裝、調(diào)試、維護(hù)、運(yùn)行、系統(tǒng)集成與故障診斷（高職/技師）等高端技能型專門人才。
高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)應(yīng)面向制造類、應(yīng)用類等企業(yè)，培養(yǎng)從事工業(yè)機(jī)器人安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維修和維護(hù)保養(yǎng)等工作的技術(shù)技能型人才。該專業(yè)畢業(yè)生應(yīng)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)裝調(diào)、PLC、智能傳感、伺服變頻、機(jī)器人仿真與編程和自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成等知識(shí)和技能要求，需要具備電氣與機(jī)械方面的綜合應(yīng)用能力。具體如圖8所示。
五、高職工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置范例
（一）工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)課程體系
某高職院校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)課程體系如圖9所示。根據(jù)當(dāng)?shù)毓I(yè)機(jī)器人技術(shù)人才需求市場(chǎng)調(diào)研，確定了該校工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)人才的目標(biāo)定位，是面向制造類、應(yīng)用類、集成類企業(yè)，培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人的編程、維護(hù)、集成能力，主要從事的工作是：工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)編程、離線編程、系統(tǒng)維護(hù)及故障診斷維修；工業(yè)機(jī)器人集成系統(tǒng)的安裝與調(diào)試；工業(yè)機(jī)器人銷售和售后服務(wù)工作。該專業(yè)主要就業(yè)崗位為：中小型企業(yè)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品升級(jí)設(shè)計(jì)與制造、系統(tǒng)集成應(yīng)用及經(jīng)營(yíng)管理等工作的項(xiàng)目主管及工程師；在國(guó)家大中型企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線機(jī)器人工位從事安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維修和維護(hù)保養(yǎng)等技術(shù)工作的機(jī)電維修工。
（二）實(shí)訓(xùn)條件建設(shè)
工業(yè)機(jī)器人技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)條件建設(shè)投資巨大，可以充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)設(shè)備，逐步逐年進(jìn)行規(guī)劃、完善，建設(shè)的基本原則是：總體規(guī)劃、分步實(shí)施。實(shí)訓(xùn)室建設(shè)依次分為基礎(chǔ)、仿真、工作站、簡(jiǎn)單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)等，具體由機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人編程與操作實(shí)訓(xùn)室、機(jī)器人系統(tǒng)集成實(shí)訓(xùn)室及機(jī)器人智能制造綜合實(shí)訓(xùn)室等組成。
1.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)室
配置全開放的教學(xué)機(jī)器人平臺(tái)，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)，掌握機(jī)器人典型機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制架構(gòu)和軟件操作方法，設(shè)備注重開放性及可參與性，學(xué)生可親自動(dòng)手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行拆裝組合，鍛煉學(xué)生的識(shí)圖能力、工具使用能力和裝配工藝能力。其承擔(dān)的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：工業(yè)機(jī)器人基本認(rèn)識(shí)，電機(jī)選型與性能測(cè)試，機(jī)電設(shè)備典型傳動(dòng)與元器件選型，機(jī)器人機(jī)電系統(tǒng)拆裝與聯(lián)接，減速器減速原理與安裝，工業(yè)機(jī)器人構(gòu)形與應(yīng)用，機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試，PLC與人機(jī)界面編程與通訊，氣動(dòng)元器件選型與管路連接，典型傳感器安裝與應(yīng)用及機(jī)電設(shè)備故障診斷與處理等。
2.機(jī)器人技術(shù)仿真實(shí)訓(xùn)室
配置數(shù)字模型仿真、半實(shí)物仿真和實(shí)物驗(yàn)證系統(tǒng)，學(xué)習(xí)機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)對(duì)性能的影響，模擬操作機(jī)器人、搭建典型機(jī)器人工作站和生產(chǎn)線等，可實(shí)現(xiàn)模擬仿真作業(yè)。通過實(shí)際機(jī)器人工作站驗(yàn)證仿真效果，降低教學(xué)和實(shí)訓(xùn)成本，提高安全性。其承擔(dān)的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：機(jī)器人編程與操作，CAD建模與導(dǎo)入，仿真過程操作，機(jī)器人作業(yè)應(yīng)用仿真和虛擬仿真操作機(jī)器人等。
3.機(jī)器人編程與操作實(shí)訓(xùn)室
配置各種典型的工業(yè)機(jī)器人和簡(jiǎn)單的作業(yè)工具，學(xué)習(xí)操作單獨(dú)的機(jī)器人，熟練掌握工業(yè)機(jī)器人的編程操作。其承擔(dān)的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：工業(yè)機(jī)器人示教器編程操作，工業(yè)機(jī)器人示教指令和參數(shù)設(shè)定，機(jī)器人坐標(biāo)系的建立，工業(yè)機(jī)器人I/O控制應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人簡(jiǎn)單外設(shè)，簡(jiǎn)單軌跡運(yùn)行編程與示教，工業(yè)機(jī)器人搬運(yùn)、裝配、焊接、碼垛編程與示教及并聯(lián)機(jī)器人分揀作業(yè)編程等。
4.機(jī)器人系統(tǒng)集成實(shí)訓(xùn)室
配置各種典型的工業(yè)機(jī)器人工作站，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)成站技術(shù)、各種典型的作業(yè)工藝、典型的外設(shè)和通信接口技術(shù)等。其承擔(dān)的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：工業(yè)機(jī)器人初始化與參數(shù)設(shè)置，工業(yè)機(jī)器人I/O分配與接線，工業(yè)機(jī)器人與PLC的I/O通訊，工業(yè)機(jī)器人安裝與接線，工業(yè)機(jī)器人編程與調(diào)試，工業(yè)機(jī)器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站安裝與接線，工業(yè)機(jī)器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站編程與調(diào)試，工業(yè)機(jī)器人上下料、焊接、打磨、噴涂工作站夾具選擇與設(shè)計(jì)及工業(yè)機(jī)器人維修保養(yǎng)等。
5.機(jī)器人智能制造綜合實(shí)訓(xùn)室
配置典型多工業(yè)機(jī)器人工作站及常用設(shè)備，學(xué)習(xí)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)成線技術(shù)，掌握智能生產(chǎn)管理、PLC主控、總線與網(wǎng)絡(luò)通信、人機(jī)交互（HMI）、作業(yè)流程優(yōu)化等核心技術(shù)，提高大系統(tǒng)掌控能力。其承擔(dān)的主要實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目有：生產(chǎn)線綜合維護(hù)，復(fù)雜自動(dòng)化系統(tǒng)安裝，HMI編程，工業(yè)機(jī)器人安裝與調(diào)試，PLC編程與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，系統(tǒng)故障診斷與維護(hù)等。
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【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人；產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；現(xiàn)狀；對(duì)策
1引言
工業(yè)機(jī)器人不僅代表著智能與柔性的新型制造業(yè)模式，同時(shí)是我國(guó)制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力提升與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要標(biāo)志。發(fā)展機(jī)器人是先進(jìn)國(guó)家應(yīng)對(duì)金融危機(jī)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)改革的重要戰(zhàn)略手段，對(duì)我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展起到積極的參照作用。自2010年以來，自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷革新，讓市場(chǎng)上對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的需求量不斷增加，而在我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)的戰(zhàn)略背景下，高端裝備自主可控已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。但受各種因素影響，我國(guó)自主品牌機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨一定的問題，而這也值得相關(guān)主體對(duì)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)對(duì)策進(jìn)行深入分析。
2我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀
2.1我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的成果
隨著我國(guó)制造業(yè)的持續(xù)發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求不斷增加，而需求的增長(zhǎng)自然拉動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的迅猛發(fā)展。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)23.71萬套，同比增長(zhǎng)19.1%；2021年1～4月我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量達(dá)13.64萬套，同比增長(zhǎng)73.2%。如此龐大的生產(chǎn)量，意味著工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，目前在我國(guó)的金屬加工、化工、食品制造等領(lǐng)域都能夠看到工業(yè)機(jī)器人的身影，而從市場(chǎng)銷售額的情況來看，工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)中也頗受歡迎。數(shù)據(jù)顯示，2019年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到57.3億美元，預(yù)測(cè)在未來銷售量會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。當(dāng)然，隨著我國(guó)高水平對(duì)外開放的不斷推進(jìn)，工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)口量也不斷增加，這豐富了市場(chǎng)選擇，也優(yōu)化了工業(yè)機(jī)器人的供需格局，推動(dòng)我國(guó)國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的不斷發(fā)展。
2.2我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的問題
2.2.1開拓本土品牌市場(chǎng)的難度大
外企逐漸壟斷了機(jī)器人市場(chǎng)，包括電子與汽車等制造領(lǐng)域，在我國(guó)市場(chǎng)的占有率高且競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。發(fā)那科等國(guó)際龍頭機(jī)器人企業(yè)的生產(chǎn)力及銷售規(guī)模逐年提高。大企業(yè)的介入機(jī)制不成熟，我國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)機(jī)械臂尚未形成龍頭品牌，生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的規(guī)模小，與KUKA及發(fā)那科等外國(guó)綜合型集團(tuán)比，我國(guó)從事生產(chǎn)機(jī)器人企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力明顯不足。由于外國(guó)企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的成熟度更高，市場(chǎng)用戶的黏度更高，我國(guó)生產(chǎn)機(jī)器人的企業(yè)起步晚且生產(chǎn)裝備不高端，大眾對(duì)產(chǎn)品的認(rèn)可度低，也是阻礙本土品牌市場(chǎng)拓展難度大的重要原因。
2.2.2企業(yè)技術(shù)不成熟
外國(guó)企業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)型比較成熟，主導(dǎo)了通用機(jī)器人的技術(shù)路線，我國(guó)企業(yè)仍處于被動(dòng)學(xué)習(xí)與摸索性前進(jìn)的階段，機(jī)器人由減速機(jī)與控制器等高端裝備集成，但這些設(shè)備仍依賴于進(jìn)口，如減速機(jī)被日本企業(yè)壟斷，導(dǎo)致我國(guó)的品牌產(chǎn)品尚未成熟。隨著技術(shù)的滯后性特征逐步突出，技術(shù)對(duì)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約影響越發(fā)突出，加上企業(yè)的研發(fā)能力不足，雖然高校具備機(jī)器人專利，但高校不具備面向市場(chǎng)的穩(wěn)定產(chǎn)品，缺乏市場(chǎng)成熟技術(shù)取代實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的轉(zhuǎn)化機(jī)制，導(dǎo)致我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
2.2.3起步困難
由于國(guó)內(nèi)缺乏適用零部件，導(dǎo)致我國(guó)自主研發(fā)的機(jī)制不具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)，企業(yè)的發(fā)展規(guī)模小，不具備部件采購(gòu)時(shí)的議價(jià)能力，零部件的成本高，促使企業(yè)單機(jī)價(jià)格的優(yōu)勢(shì)不足，導(dǎo)致企業(yè)雖然想向發(fā)展工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)進(jìn)軍，但較高的采購(gòu)價(jià)格使其望而卻步[1]。國(guó)內(nèi)企業(yè)不具備零部件的生產(chǎn)與議價(jià)能力，小批量購(gòu)買的價(jià)格更高，促使產(chǎn)業(yè)難以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效發(fā)展。產(chǎn)業(yè)發(fā)展不具規(guī)模，技術(shù)反饋數(shù)據(jù)相對(duì)缺乏，不利于形成大量投入的零部件研發(fā)企業(yè)，導(dǎo)致零部件尚未實(shí)現(xiàn)成熟過關(guān)。相對(duì)于機(jī)器人整機(jī)、零部件的進(jìn)口反而收取關(guān)稅，也增大了國(guó)內(nèi)整機(jī)制造企業(yè)的起步難度。
2.2.4地方政府重心偏移
在工業(yè)機(jī)器人發(fā)展熱潮的影響下，各地區(qū)分別建立了工業(yè)園區(qū)，但主要以引進(jìn)外企或合資的推動(dòng)方式為主。地方政府對(duì)外資設(shè)廠引進(jìn)的目的，主要以提高新興產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值為主，忽視技術(shù)的獲取。大部分外企不想放棄行業(yè)壟斷的優(yōu)勢(shì)，向中國(guó)遷移生產(chǎn)線，但與中國(guó)生產(chǎn)合資品牌產(chǎn)品的意向不足。地方政府默認(rèn)了外資企業(yè)這種只出讓市場(chǎng)而不進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)移的發(fā)展方式，同時(shí)對(duì)外企擠壓國(guó)內(nèi)自主研發(fā)企業(yè)的行為起到了推動(dòng)作用。雖然本土企業(yè)的數(shù)量不斷增多，但自主研發(fā)企業(yè)的規(guī)模相對(duì)較小，相互缺乏協(xié)調(diào)與錯(cuò)位，小企業(yè)存在產(chǎn)品線路模糊與機(jī)型發(fā)展不成熟等問題，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)步入了低端無序競(jìng)爭(zhēng)的局面。
3推動(dòng)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的對(duì)策
日本工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)成熟，對(duì)我國(guó)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展起到了啟發(fā)與借鑒等作用，其主要采取以下發(fā)展對(duì)策：一是綜合性企業(yè)集團(tuán)主導(dǎo)。企業(yè)集團(tuán)可自主研發(fā)生產(chǎn)部分零部件，具有較強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)橫向整合與縱向配套的能力，可利用自身內(nèi)部市場(chǎng)自主培育技術(shù)與產(chǎn)品，能夠維持機(jī)器人研發(fā)的持續(xù)投入。二是選擇適當(dāng)?shù)膽?zhàn)略路徑及技術(shù)路線。堅(jiān)持立足自由品牌的研發(fā)，只引進(jìn)技術(shù)，而不是成型產(chǎn)品，不走合資道路。三是產(chǎn)業(yè)鏈上下游共生。走用戶與整機(jī)制造商、整機(jī)制造商與零部件生產(chǎn)商的合作道路，尤其是RV減速機(jī)的生產(chǎn)與行業(yè)壟斷。除此之外，采取了利用規(guī)模效應(yīng)整合核心部件與政策支持和研發(fā)投入、應(yīng)用機(jī)器人的濃厚文化氛圍、保護(hù)本土市場(chǎng)等措施，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。
3.1樹立正確的戰(zhàn)略邏輯
只有正確的戰(zhàn)略邏輯才能指導(dǎo)正確的實(shí)踐。首先，規(guī)模拓展與技術(shù)提升同步發(fā)展。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)際化發(fā)展的進(jìn)程中，要想解決在國(guó)際巨頭企業(yè)中夾縫生存的現(xiàn)狀，需不斷提高市場(chǎng)的占有率。但面對(duì)整機(jī)成本高與核心技術(shù)不達(dá)標(biāo)等問題，需制定科學(xué)合理的發(fā)展戰(zhàn)略，并付出更多的努力與投入，不斷提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，促使產(chǎn)業(yè)逐步成熟。在追趕的進(jìn)程中，需綜合研究我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展模式，加大整合技術(shù)能力與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的力度，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)中求進(jìn)。關(guān)鍵在于形成完整的技術(shù)能力，并實(shí)現(xiàn)快速的提升，而自主品牌整機(jī)是提升完整技術(shù)能力的重要前提，采取適當(dāng)?shù)陌l(fā)展戰(zhàn)略是加速技術(shù)能力快速提升的基本保障，還需從主導(dǎo)切入，加強(qiáng)完善技術(shù)優(yōu)勢(shì)取代市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的轉(zhuǎn)化機(jī)制。其次，通過量產(chǎn)應(yīng)用加速技術(shù)成熟。工業(yè)機(jī)器人的典型機(jī)型已經(jīng)定型。因此，生產(chǎn)出性價(jià)比高與性能穩(wěn)定的產(chǎn)品，關(guān)鍵在于技術(shù)的成熟，而不是前沿技術(shù)的廣泛應(yīng)用。規(guī)模化的產(chǎn)品應(yīng)用利于企業(yè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在與潛在的問題，根據(jù)反饋數(shù)據(jù)的分析，及時(shí)調(diào)整與改進(jìn)產(chǎn)品，而只有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用，才能加速技術(shù)的成熟。改進(jìn)研發(fā)模式是推動(dòng)我國(guó)技術(shù)成熟化的關(guān)鍵保障，還需走推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用協(xié)同創(chuàng)新的道路。我國(guó)大量的技術(shù)積累主要集中于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，尚未實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化與產(chǎn)業(yè)化。科研院相對(duì)于低端的成熟技術(shù)，更注重前沿技術(shù)的研究，導(dǎo)致我國(guó)尚未具備規(guī)模化與產(chǎn)業(yè)化的成熟技術(shù)積累。產(chǎn)業(yè)化滯后與成熟技術(shù)的不足，也是阻礙科研院發(fā)展的重要影響因素，最終形成惡性循環(huán)。因此，政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)企業(yè)與科研院合作的引導(dǎo)，加強(qiáng)研究滿足實(shí)際需求與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)的成熟技術(shù)。最后，充分利用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，加快核心技術(shù)的研發(fā)。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心是核心技術(shù)，雖然目前核心技術(shù)很多受制于國(guó)外，但機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一方面要加強(qiáng)核心技術(shù)的研發(fā)，另一方面也要充分重視國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，生產(chǎn)適合國(guó)人需要的機(jī)器人產(chǎn)品，形成規(guī)模化發(fā)展，為核心技術(shù)研發(fā)奠定物質(zhì)與市場(chǎng)基礎(chǔ)。只有兼顧技術(shù)研發(fā)和市場(chǎng)的擴(kuò)大，才能發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)規(guī)模的同步發(fā)展[2]。機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，逐步形成了大量細(xì)分市場(chǎng)，為中國(guó)企業(yè)進(jìn)入細(xì)分市場(chǎng)提供了機(jī)遇，可通過產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的渠道，推動(dòng)核心技術(shù)的研發(fā)，再逐步邁向其他市場(chǎng)領(lǐng)域。建立以本土市場(chǎng)培育技術(shù)能力的戰(zhàn)略邏輯，是幫助我國(guó)企業(yè)打破以市場(chǎng)換技術(shù)發(fā)展瓶頸的關(guān)鍵，可加速本土市場(chǎng)向自主技術(shù)能力的培育基礎(chǔ)與環(huán)境轉(zhuǎn)化。尤其是自主研發(fā)的企業(yè)，走以市場(chǎng)培育技術(shù)能力的發(fā)展策略，有著突出的發(fā)展戰(zhàn)略內(nèi)涵，即利于利用本土市場(chǎng)的機(jī)會(huì)拓展生存空間；通過本土市場(chǎng)的個(gè)性化打包服務(wù)，抵消零部件進(jìn)口的高成本；圍繞本土市場(chǎng)的個(gè)性化需求，打造富有特色的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與技術(shù)發(fā)展模式；通過本土市場(chǎng)的規(guī)模應(yīng)用，帶動(dòng)機(jī)器人技術(shù)逐步成熟[3]。但我國(guó)企業(yè)在細(xì)分市場(chǎng)中的發(fā)展，需加強(qiáng)關(guān)注尚未壟斷市場(chǎng)的新興外企與有話語權(quán)和決定權(quán)的市場(chǎng)。同時(shí)參照優(yōu)秀企業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，走綜合性企業(yè)集團(tuán)模式與在內(nèi)部推廣產(chǎn)品等發(fā)展道路，合理選擇市場(chǎng)切入口，實(shí)現(xiàn)各種優(yōu)秀發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的吸收內(nèi)化。
3.2開拓發(fā)展路徑
依據(jù)正確的發(fā)展戰(zhàn)略邏輯，加強(qiáng)對(duì)整機(jī)與零部件、高低端機(jī)型、新興與傳統(tǒng)市場(chǎng)、技術(shù)能力與產(chǎn)業(yè)規(guī)模等方面關(guān)系的梳理，堅(jiān)持走錯(cuò)位發(fā)展與整機(jī)牽引等發(fā)展路徑。首先，走錯(cuò)位發(fā)展與逆向擴(kuò)散的道路。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要重視國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，雖然諸多核心技術(shù)的控制權(quán)仍然在國(guó)外，但我們可以充分利用國(guó)內(nèi)市場(chǎng)資源，大力發(fā)展生活型機(jī)器人產(chǎn)品，避其鋒芒，“田忌賽馬”的道理契合于此，錯(cuò)位發(fā)展，擴(kuò)大生存空間，如化工與飼料及工程機(jī)械等市場(chǎng)，促使規(guī)模效應(yīng)快速成型。外企鎖定了機(jī)器人技術(shù)路徑，我國(guó)企業(yè)走模仿外企主導(dǎo)產(chǎn)品的道路，會(huì)陷入學(xué)習(xí)與落后的惡性循環(huán)中。我國(guó)企業(yè)需繞開外企鎖定的路徑，通過技術(shù)發(fā)展模式錯(cuò)位，快速發(fā)展與提升技術(shù)能力。我國(guó)企業(yè)在發(fā)展中，需加強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)情況的分析，摒棄邊緣需求，主打核心需求，制作專用的經(jīng)濟(jì)型機(jī)器人，技術(shù)逐步成熟后，再向通用機(jī)器人的領(lǐng)域邁進(jìn)。發(fā)達(dá)國(guó)家受現(xiàn)實(shí)需求與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的影響，機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用的擴(kuò)散路徑，主要以從高端精密產(chǎn)業(yè)到低端產(chǎn)業(yè)、從傳統(tǒng)市場(chǎng)向新興市場(chǎng)為主。但我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，自主創(chuàng)新的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，可采取與其相反的擴(kuò)散路徑，從新興到傳統(tǒng)市場(chǎng)、從低端向高端產(chǎn)業(yè)擴(kuò)散的途徑為主，盡快推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的跨越[4]。如吉利等本土汽車企業(yè)，先發(fā)展中低端產(chǎn)品，積累市場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)后，再逐步向高端產(chǎn)品擴(kuò)散。其次，要充分發(fā)揮“拿來主義”，借鑒國(guó)外先進(jìn)的設(shè)備生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，雖然無法觸及核心技術(shù)，但國(guó)內(nèi)具有龐大的市場(chǎng)，發(fā)揮國(guó)外先進(jìn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，借助國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)環(huán)境，加之國(guó)家的扶持，不斷加快核心技術(shù)的研發(fā)，能夠有效推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為我國(guó)該行業(yè)的發(fā)展走出一條中國(guó)特色的道路。我國(guó)應(yīng)重視內(nèi)外循環(huán)的共同發(fā)展，一方面，將擴(kuò)大內(nèi)需作為戰(zhàn)略基點(diǎn)，打通國(guó)民經(jīng)濟(jì)的內(nèi)在循環(huán)，從生產(chǎn)、分配到流通、消費(fèi)等各個(gè)環(huán)節(jié)，支持工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，重點(diǎn)根據(jù)供給側(cè)改革，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人高端設(shè)備的轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高機(jī)器人的制造水平；另一方面，加強(qiáng)外循環(huán)，通過高水平的外貿(mào)交流，積極引入高端工業(yè)機(jī)器人，借鑒國(guó)外產(chǎn)業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)外國(guó)先進(jìn)技術(shù)的學(xué)習(xí)，探索“引入—內(nèi)化—?jiǎng)?chuàng)新”的道路，提升我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)制造水平。只有按照這樣的思路發(fā)展，才能加速低端向高端的擴(kuò)散進(jìn)程，自主產(chǎn)品的規(guī)模應(yīng)用與持續(xù)研發(fā)，是產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)的核心內(nèi)容，但我國(guó)在機(jī)器人的研發(fā)過程中，對(duì)特定商用機(jī)型進(jìn)行開發(fā)與使用及完善同步進(jìn)行的發(fā)展模式相對(duì)缺乏[5]。要想發(fā)揮整體制造的牽引作用，走零部件商與整機(jī)商協(xié)同發(fā)展及技術(shù)攻堅(jiān)的發(fā)展道路，就需要制造商的加強(qiáng)合作，整機(jī)制造商從零部件制造商獲取定制的零部件，而整機(jī)制造商向零部件商提供需求參數(shù)，并反饋零部件的應(yīng)用情況，以此作為零部件改進(jìn)磨合的依據(jù)，在合作的過程中，逐步提升技術(shù)水平。最后，走打包競(jìng)爭(zhēng)與智能服務(wù)的發(fā)展路徑。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，普遍存在不具備自主核心部件的問題。但實(shí)際上，影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展的因素較多。在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的初步階段，受本土技術(shù)水平的限制，為確保整體產(chǎn)品的性能，需從國(guó)外購(gòu)買核心部件。但部件采購(gòu)的成本高，同時(shí)本土機(jī)器人單機(jī)價(jià)格無競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。需采取集體采購(gòu)的方式，降低零部件采購(gòu)的成本，促使本土企業(yè)提供優(yōu)勢(shì)的服務(wù)，為用戶提供整體解決方案，逐步滿足國(guó)內(nèi)用戶的需求，不斷向市場(chǎng)靠攏，優(yōu)質(zhì)的服務(wù)可彌補(bǔ)技術(shù)等方面的不足，可作為國(guó)內(nèi)企業(yè)業(yè)務(wù)拓展的戰(zhàn)略方法。隨著自主產(chǎn)品規(guī)模化的發(fā)展與國(guó)產(chǎn)零部件的日益成熟和替換，更利于加速實(shí)現(xiàn)整機(jī)國(guó)產(chǎn)化的發(fā)展進(jìn)程[6]。在此過程中，需堅(jiān)持研發(fā)自主品牌整機(jī)與部件的聯(lián)合公關(guān)。在國(guó)產(chǎn)整機(jī)市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大進(jìn)程中，會(huì)帶動(dòng)議價(jià)能力的逐步提高，更利于降低部件的購(gòu)置成本。政府應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)核心部件突破的支持與投入，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，充分發(fā)揮打包競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略，在推動(dòng)國(guó)內(nèi)企業(yè)穩(wěn)中求進(jìn)發(fā)展的作用價(jià)值[7]。國(guó)內(nèi)集成服務(wù)企業(yè)自不斷提高產(chǎn)業(yè)主體份額的同時(shí)，應(yīng)當(dāng)緊跟時(shí)展步伐，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，改進(jìn)商業(yè)模式，整合應(yīng)用智能化的信息技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)市場(chǎng)需求的分析，從滿足需求入手，積極發(fā)展有較高技術(shù)壁壘的技術(shù)工藝與服務(wù)模式，從而帶動(dòng)企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力與占有率的不斷提升[8]。
4結(jié)語
影響我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的因素較多，包括外企擠壓與自身技術(shù)不成熟等原因。要想實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)快速成長(zhǎng)，還需樹立正確的戰(zhàn)略邏輯，即走發(fā)展產(chǎn)業(yè)規(guī)模占領(lǐng)整機(jī)市場(chǎng)與技術(shù)攻關(guān)并行、以本土市場(chǎng)培育技術(shù)能力。在基礎(chǔ)上，加強(qiáng)各辯證關(guān)系的分析，走錯(cuò)位發(fā)展與整機(jī)牽引和打包競(jìng)爭(zhēng)等路徑，力求縮小與先進(jìn)國(guó)家在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面的差距。
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關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 機(jī)電一體化 課程體系
中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）04（a）-0221-02
工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人的一種，它由操作機(jī)，控制器，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測(cè)傳感器裝置構(gòu)成，可反復(fù)編程，完成各種操作自動(dòng)化，也可以生產(chǎn)生活中所需的機(jī)械設(shè)備。這種產(chǎn)品可以解放人的勞動(dòng)力，也大大提高了生產(chǎn)業(yè)的效率，對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量也很高，所以說工業(yè)機(jī)器人對(duì)生產(chǎn)行業(yè)起到了相當(dāng)大的作用。工業(yè)機(jī)器人是一種機(jī)器裝置，可以自動(dòng)執(zhí)行一些難度較高的生產(chǎn)，而且機(jī)器人自身的動(dòng)力系統(tǒng)和控制系統(tǒng)是比較方便我們運(yùn)用的，因?yàn)樗艽嫒祟愖鲆恍┎豢赡芑蛘吆茈y完成的事情，或者遵循事先的編程來運(yùn)行，新型的工業(yè)機(jī)器人還會(huì)依據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則需求行動(dòng)。裝備制造業(yè)自動(dòng)化水平的不斷提高，更多的生產(chǎn)廠家使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)品加工制造。工業(yè)機(jī)器人是一種專門為工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)的多關(guān)節(jié)機(jī)械手，在程序的控制下實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動(dòng)和高難操作。工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于搬運(yùn)物料、自動(dòng)焊接、部件噴漆、表面拋光等工業(yè)領(lǐng)域。
1 專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位
近年來，工業(yè)機(jī)器人不斷普及在企業(yè)生產(chǎn)中，所以企業(yè)迫切需要相關(guān)的技術(shù)人才。高校培養(yǎng)的是研發(fā)型人才、高職高專培養(yǎng)的是具備一定理論的技能型人才，相比之下技校則主要是培養(yǎng)實(shí)際應(yīng)用、熟悉基本操作與保養(yǎng)維護(hù)的技術(shù)工人及操作人員。技校以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型人才為主，學(xué)生的知識(shí)水平、技能實(shí)力、就業(yè)導(dǎo)向應(yīng)與高校、高職有所不同，因此必須探索適合技校的工業(yè)機(jī)器人課程教學(xué)方案。企業(yè)要求相應(yīng)的專業(yè)人才需具備全面的職業(yè)能力，從而要求技校走工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式道路，其中校企合作有利于工學(xué)結(jié)合的人才培養(yǎng)模式順利推進(jìn)。工業(yè)機(jī)器人課程應(yīng)定位于為企業(yè)培養(yǎng)能夠完成工業(yè)機(jī)器人編程、操作維護(hù)的技術(shù)型人才。工業(yè)機(jī)器人最先應(yīng)用于汽車制造工業(yè)，主要用于焊接，噴漆，上、下物料和搬運(yùn)。如今工業(yè)機(jī)器人深化和提高了人的手、足和大腦功能，替代人完成繁重、單調(diào)的重復(fù)勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)需要大批人才氖祿器人生產(chǎn)、安裝、調(diào)試、營(yíng)銷和售后技術(shù)服務(wù)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用企業(yè)則需要大量人才從事機(jī)器人的維護(hù)保養(yǎng)和編程操作。為滿足機(jī)器人關(guān)聯(lián)市場(chǎng)對(duì)技能型人才的需求，技校在機(jī)電一體化專業(yè)的主要課程中加入“工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用”課程，開設(shè)機(jī)器人的專業(yè)方向。
2 專業(yè)課程開設(shè)的方向
在課程開設(shè)的思路上，機(jī)電一體化專業(yè)緊貼機(jī)器人崗位需求、課程內(nèi)容和教學(xué)的過程適應(yīng)工作崗位要求。按需求開設(shè)專業(yè)課程，依據(jù)企業(yè)的用人標(biāo)準(zhǔn)和崗位技術(shù)要求，培養(yǎng)從事機(jī)器人生產(chǎn)、調(diào)試、安裝、維護(hù)、保養(yǎng)和營(yíng)銷等多方面應(yīng)用技能型人才。在理論教學(xué)和技能培養(yǎng)上，全方位提高學(xué)生的知識(shí)、技能、素養(yǎng)，建立“以工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用為核心”的課程體系結(jié)構(gòu)。在教學(xué)過程中，除了基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)和綜合訓(xùn)練，再通過“機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)模塊、電氣自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)模塊、嵌入式系統(tǒng)知識(shí)模塊”、以及“機(jī)器人編程訓(xùn)練模塊”為重心的專業(yè)技能訓(xùn)練模式。
2.1 基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)與綜合訓(xùn)練
該模塊側(cè)重強(qiáng)化基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)電專業(yè)崗位的基本素質(zhì)。引導(dǎo)學(xué)生形成遵紀(jì)守法的思想觀念和健康的心理素質(zhì)，形成積極向上的人生價(jià)值觀和樂觀的職業(yè)心態(tài)，從而適應(yīng)以后的工作。開展相關(guān)的職業(yè)規(guī)劃教育，引導(dǎo)學(xué)生規(guī)劃職業(yè)生涯。鼓勵(lì)學(xué)生提高數(shù)學(xué)能力、英語水平和計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)技能，為以后的專業(yè)課程學(xué)習(xí)做好鋪墊和適應(yīng)各類企業(yè)的機(jī)電技術(shù)工作崗位。
2.2 機(jī)械技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)
機(jī)械技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)重點(diǎn)在傳授機(jī)械原理、機(jī)械制圖、液壓與氣動(dòng)、AUTOCAD、機(jī)制工藝方面的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械方面的基本技能和職業(yè)素質(zhì)。從機(jī)械手臂開始學(xué)習(xí)，從而了解機(jī)器人的基本機(jī)械結(jié)構(gòu)和組成原理，并進(jìn)一步分解與裝配。與此同時(shí)學(xué)習(xí)機(jī)械圖紙的閱讀與繪制，掌握公差與配合的基礎(chǔ)原理知識(shí)。最后學(xué)習(xí)機(jī)器人液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)的基本組成和原理，了解其復(fù)雜結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式，剖析各機(jī)械零件與其典型機(jī)構(gòu)，掌握機(jī)械加工工藝的流程與編制方法。通過理論與實(shí)踐教學(xué)的協(xié)作，為學(xué)生打下扎實(shí)的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)。
2.3 電氣自動(dòng)化知識(shí)的學(xué)習(xí)
工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用牽涉到電工技術(shù)、PLC、電氣自動(dòng)化控制、變頻器應(yīng)用、交流伺服、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)、觸摸屏應(yīng)用與組態(tài)開發(fā)等多門自動(dòng)化類課程的知識(shí)和技能。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的組成，分解成多個(gè)模塊結(jié)構(gòu)，進(jìn)行理論與實(shí)訓(xùn)一體教學(xué)，掌握以電氣控制為核心的自動(dòng)化知識(shí)。為了保證學(xué)生的知識(shí)水平和操作技能緊貼企業(yè)的要求，學(xué)生需要考取維修電工中級(jí)證書、電工上崗證書等相關(guān)專業(yè)證書。
2.4 嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)
嵌入式系統(tǒng)的學(xué)習(xí)以工業(yè)機(jī)器人為方向進(jìn)行教學(xué)，包括電子技術(shù)基礎(chǔ)、電子測(cè)量、C語言、傳感器應(yīng)用、FPGA應(yīng)用、單片機(jī)應(yīng)用等課程。教學(xué)過程可以先讓學(xué)生動(dòng)手裝配調(diào)試機(jī)器人的電路，學(xué)習(xí)嵌入式系統(tǒng)的硬件電路結(jié)構(gòu)原理和調(diào)試方法。同時(shí)使用C語言完成機(jī)器人的軟件開發(fā)和升級(jí)調(diào)試，從而掌握嵌入式軟件系統(tǒng)開發(fā)的過程和規(guī)范。在教學(xué)活動(dòng)過程中，緊密圍繞機(jī)器人，融合機(jī)械基礎(chǔ)、電工電子、傳感器、C語言、單片機(jī)、FPGA應(yīng)用等課程的知識(shí)和技能，完成以電路控制為核心的嵌入式系統(tǒng)學(xué)習(xí)。通過教學(xué)實(shí)踐表明培養(yǎng)學(xué)生的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用能力，更利于他們適應(yīng)機(jī)器人裝調(diào)與維護(hù)工作崗位。
2.5 專業(yè)技術(shù)能力的訓(xùn)練
工業(yè)機(jī)器人專業(yè)作為機(jī)電一體化學(xué)科的拓展，涉及知識(shí)范圍廣、內(nèi)容全新抽象，在實(shí)施教學(xué)過程中我們要采取與之相適應(yīng)的教學(xué)模式和方法。在教學(xué)實(shí)踐中適當(dāng)增加理論與實(shí)踐一體化的教學(xué)的比例，要把總課時(shí)至少一半的時(shí)間分配給技能實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，并且建立足夠的訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，能專業(yè)的指導(dǎo)技能訓(xùn)練。這些具體的技能訓(xùn)練內(nèi)容包含：工程制圖測(cè)繪實(shí)訓(xùn)、零部件拆裝、電工基本技能實(shí)訓(xùn)、電子裝配實(shí)訓(xùn)、電氣繪圖訓(xùn)練、維修電工實(shí)訓(xùn)、小型智能產(chǎn)品裝調(diào)實(shí)訓(xùn)和機(jī)器人編程集訓(xùn)。培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人是很重要的環(huán)節(jié)，應(yīng)該以培養(yǎng)學(xué)員對(duì)機(jī)器人編程的技能為主，因?yàn)檫@個(gè)崗位的操作技能要求很重要。其實(shí)訓(xùn)內(nèi)容以機(jī)器人工業(yè)搬運(yùn)、工業(yè)弧焊為操作實(shí)例，采用多媒體仿真操作與實(shí)物操作相組成，培養(yǎng)學(xué)生工業(yè)機(jī)器人的操作維護(hù)技能和開發(fā)應(yīng)用技術(shù)。
3 專業(yè)教學(xué)的具體措施
（1）針對(duì)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)的特點(diǎn)，我們要不斷深入了解行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，密切關(guān)注企業(yè)需求。師資力量是培養(yǎng)人才的重要部分，教師的能力高教學(xué)的能力相對(duì)就高，培養(yǎng)的學(xué)生也會(huì)比普通教師要高一些，所以加強(qiáng)師資力量是非常重要的。同時(shí)，加強(qiáng)人才引進(jìn)的力度，引進(jìn)高層次型、實(shí)踐型人才，聘請(qǐng)企業(yè)專家作為學(xué)校的專、兼職教師，不斷提高教師團(tuán)隊(duì)的整體實(shí)力。
（2）在教學(xué)過程中，教師要做到言傳身教，為了提高學(xué)生的安全意識(shí)，創(chuàng)建分組活動(dòng)，相互交流促進(jìn)學(xué)生之間的互動(dòng)熱情，這樣能更好的加強(qiáng)學(xué)生操作能力，提高安全意識(shí)。改革以往通過用試卷來簡(jiǎn)單的考核學(xué)生，考核就是檢查學(xué)生們對(duì)任務(wù)的完成情況，個(gè)人的變現(xiàn)以及團(tuán)隊(duì)的表現(xiàn)都能決定最后的評(píng)比，而且可以通過小組之間的評(píng)比，來進(jìn)行公正合理的考察，以及完成該任務(wù)的個(gè)人和團(tuán)隊(duì)表現(xiàn)來綜合考核學(xué)生。
（3）根據(jù)工業(yè)機(jī)器人專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，以突出培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力和職業(yè)綜合素質(zhì)為目標(biāo)，遵循學(xué)生認(rèn)知規(guī)律和技能成長(zhǎng)規(guī)律，構(gòu)建以“生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)”為特征的“基本技能訓(xùn)練、專項(xiàng)技能訓(xùn)練、綜合技能訓(xùn)練”的實(shí)踐教學(xué)條件體系，滿足本專業(yè)課程教學(xué)的需要。從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行真刀實(shí)槍訓(xùn)練。加強(qiáng)對(duì)學(xué)生技能的訓(xùn)練，讓學(xué)生更能勝任一個(gè)崗位，而且還要培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)道德以及素養(yǎng)，這兩個(gè)因素決定著學(xué)生工作水平的高低，讓學(xué)生們?cè)谟萌藛挝桓?jìng)爭(zhēng)時(shí)更有優(yōu)勢(shì)。
（4）課后要引導(dǎo)學(xué)生自主創(chuàng)新與相互合作。在課堂上，老師要主動(dòng)鼓勵(lì)學(xué)生，因?yàn)闄C(jī)器人的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)有不同的方法，所以學(xué)生之間最重要的就是交流，老師加入到學(xué)生之中，鼓勵(lì)帶動(dòng)學(xué)生，相互討論自己的設(shè)計(jì)方法，最后可以進(jìn)行意見總結(jié)。這樣的學(xué)習(xí)過程，可以鍛煉學(xué)生自主解決問題的能力，學(xué)生提出問題的同時(shí)也在思考問題，這也大大提高了學(xué)生們的思考能力。在實(shí)踐中，學(xué)生不僅掌握了相關(guān)知識(shí)技能，又鍛煉了個(gè)人的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。除了課堂常規(guī)教學(xué)外，老師可以適當(dāng)布置一些課外的機(jī)器人設(shè)計(jì)任務(wù)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)熱情，老師們也應(yīng)當(dāng)加入學(xué)生的學(xué)習(xí)過程中，給予學(xué)生更多交流的機(jī)會(huì)，這樣更容易了解學(xué)生在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到的各種各樣的問題。
4 結(jié)語
工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)有深度發(fā)展?jié)摿Φ膶W(xué)科，并且衍生出許多與之相對(duì)應(yīng)各行業(yè)，因而技校學(xué)生在其中有巨大的發(fā)展空間。技校機(jī)電一體化專業(yè)要開設(shè)工業(yè)機(jī)器人方向的課程w系，必須緊密聯(lián)系機(jī)器人應(yīng)用的崗位需求。我們采用培養(yǎng)學(xué)生就職能力方面為主的教學(xué)方式，讓學(xué)生更能適應(yīng)技能職業(yè)崗位的技術(shù)應(yīng)用水平，能在以后的工作中面對(duì)各種挑戰(zhàn)，提高了學(xué)生的崗位適應(yīng)能力，開拓不同領(lǐng)域資源為他們創(chuàng)造更多優(yōu)質(zhì)的就業(yè)機(jī)會(huì)。
參考文獻(xiàn)
[1] 陳偉華.獨(dú)立學(xué)院《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》教學(xué)探討[J].中國(guó)科技信息，2012（7）：196.
關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；結(jié)構(gòu)庫(kù)；關(guān)節(jié)；模塊化
中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
0.引言
隨著電子技術(shù)、通信技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)的快速發(fā)展和改進(jìn)，有力地促進(jìn)了機(jī)器人的應(yīng)用。機(jī)器人能夠模擬人體操作，在工作空間中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人是一種特殊的機(jī)器人，其是現(xiàn)代工業(yè)革命和發(fā)展的重要組成部分，具有很強(qiáng)的靈活性、適應(yīng)性，能夠在復(fù)雜的、惡劣的、常人不能的環(huán)境中進(jìn)行工作，目前已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家被列為高新技術(shù)發(fā)展計(jì)劃。工業(yè)機(jī)器人按照不同的原則可以實(shí)現(xiàn)不同的分類，非常復(fù)雜，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域多，功能強(qiáng)大，已經(jīng)在多種場(chǎng)合取代了人力勞動(dòng)，具有重要的作用。工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)過程中，傳統(tǒng)的機(jī)器人開發(fā)模式是根據(jù)機(jī)器人的工作環(huán)境和實(shí)際需求，設(shè)計(jì)機(jī)器人的連桿和關(guān)節(jié)，設(shè)置機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)。如果機(jī)器人工作空間發(fā)生改變，就需要進(jìn)行再設(shè)計(jì)工作，傳統(tǒng)機(jī)器人開發(fā)模式不具備可移植性、可重用性，開發(fā)周期長(zhǎng)，工作量復(fù)雜且大，改進(jìn)工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)模式已經(jīng)成為人們研究的重點(diǎn)。
1.工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)型分析
自20世紀(jì)第一臺(tái)機(jī)器人誕生以來，機(jī)器人顯示了非常強(qiáng)大的生命力，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，可以大大地提高工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和產(chǎn)量，并且能夠降低人力勞動(dòng)強(qiáng)度，成為智能制造時(shí)代最為熱門的研究項(xiàng)目。機(jī)器人的手臂部分決定其工作空間和形式，因此工業(yè)機(jī)器人的分類也多依賴于手臂部分的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)形式，主要包括5種類別：
（1）直角坐標(biāo)式。該類型的機(jī)器人3個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)按照X、Y和Z互相垂直的模式確定模板執(zhí)行器的空間位置，其具有結(jié)構(gòu)剛度高、控制無耦合、構(gòu)型位置精度高等優(yōu)勢(shì)，但是密封叉，工作范圍小并且占地面積大。
（2）圓柱坐標(biāo)式。該類型的機(jī)器人可以基于一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)確定末端執(zhí)行器的空間位置，其操作精確度較高，工作范圍大，操作空間易于計(jì)算，但容易與工作空間中的其他物體產(chǎn)生碰撞，移動(dòng)關(guān)節(jié)不易于密封防塵。
（3）球（極）坐標(biāo)式。該類型的機(jī)器人可以基于一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)確定末端執(zhí)行器所處的空間位置，其占地面積小，精度一般，工作空間大，但是存在避障性和平衡性等問題，不易于操作穩(wěn)定和可靠。
（4）SCARA。該類型的機(jī)器人基于一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)確定其操作空間位置，機(jī)器人的垂直運(yùn)動(dòng)通過移動(dòng)關(guān)節(jié)完成，水平運(yùn)動(dòng)通過兩個(gè)并聯(lián)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)完成，其體積較小，工作空間非常大，運(yùn)動(dòng)速度快，已經(jīng)在自動(dòng)裝配、搬運(yùn)等工業(yè)生產(chǎn)中獲取較多的應(yīng)用。
（5）關(guān)節(jié)式。該類機(jī)器人使用的關(guān)節(jié)全部為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，這些關(guān)節(jié)與人的手臂類似，分別是一個(gè)大臂和一個(gè)小臂，同時(shí)增加了垂直回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，可以模擬人體腰、肩、肘的運(yùn)動(dòng)功能，因此關(guān)節(jié)式機(jī)器人工作空間大，占地面積小，避障性好，靈活性強(qiáng)，已經(jīng)是應(yīng)用最為廣泛的工業(yè)機(jī)器人，但是其計(jì)算控制較為復(fù)雜，存在嚴(yán)重的平衡問題，位置精度較低。
2.工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)庫(kù)建立
工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)可以采用結(jié)構(gòu)模塊原則，在滿足工業(yè)生產(chǎn)使用功能的前提下，需要最大程度地減少機(jī)器人制造使用的關(guān)節(jié)數(shù)量，降低結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時(shí)模塊之間的接口也需要盡可能的簡(jiǎn)單和一致，便于連接、拆卸機(jī)器人模塊。模塊劃分還需要充分考慮管理便捷性，提高工業(yè)機(jī)器人組合靈活性。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)性能取決于連接桿參數(shù)，結(jié)構(gòu)模塊劃分非常有利于連桿參數(shù)自適應(yīng)配置，因此工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)庫(kù)建設(shè)過程中，基于工業(yè)生產(chǎn)功能分解機(jī)器人單元模塊，可以將工業(yè)機(jī)器人劃分為多個(gè)模塊，因此工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)庫(kù)主要由基座、末端執(zhí)行器和關(guān)節(jié)構(gòu)成，工業(yè)機(jī)器人可以使用連桿依次連接，基座是機(jī)器人的支撐，關(guān)節(jié)可以為機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)功能，末端執(zhí)行器可以為工業(yè)機(jī)器人工作提供抓取和細(xì)微操作支撐，然后可以使用連桿將這些功能單元連接起來，具體的工業(yè)機(jī)器人接口卡包括6個(gè)類別，分別是基座庫(kù)、連桿庫(kù)、關(guān)節(jié)庫(kù)、末端庫(kù)、手腕庫(kù)、連接庫(kù)，如圖1所示。
工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)庫(kù)中的組件根據(jù)需求設(shè)計(jì)了不同的尺寸，比如連桿庫(kù)中包含3種連桿，連桿1可以連接垂直軸線的組件，連桿2可以連接平行軸線的組件，連桿3可以連接共線軸線的組件，這些組件可以根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境和需求進(jìn)行選擇，提高了機(jī)器人研制的靈活性，滿足多樣性需求。工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)庫(kù)的關(guān)鍵組成子庫(kù)是關(guān)節(jié)模塊庫(kù)、手腕模塊庫(kù)和連接模塊庫(kù)。
關(guān)節(jié)子庫(kù)只有一個(gè)自由度，其組件分別是移動(dòng)關(guān)節(jié)、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)連接的軸線是共線型，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1可以應(yīng)用于機(jī)器人腰部，回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2可以實(shí)現(xiàn)其他轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作；旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1可以連接的組件軸線是共面垂直型，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2連接的組件軸線是異面垂直型，適用于旋轉(zhuǎn)動(dòng)作難以實(shí)現(xiàn)的連桿模塊。關(guān)節(jié)子庫(kù)設(shè)計(jì)的目的是靈活調(diào)整機(jī)器人尺寸，保持接口尺寸一致，按比例協(xié)調(diào)機(jī)器人模型。
手腕子庫(kù)可以劃分為3類自由度組件，分別是三自由度手腕、二自由度手腕和單自由度手腕。三自由度手腕可以實(shí)現(xiàn)工作空間任意方向移動(dòng)，應(yīng)用得最為廣泛，常見的類型包括RBR型和BBR型，R表示旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，B表示俯仰關(guān)節(jié)；兩自由度手腕包括RB型、BR型、BB型；單自由度手腕包括R型和B型，手腕使用R型時(shí)旋轉(zhuǎn)角度非常大，可以滿足較多的應(yīng)用需求。
連接子庫(kù)是一種方形結(jié)構(gòu)組件，其包括6個(gè)平面，沒有自由度。連接子庫(kù)的組件設(shè)計(jì)目的是為了能夠?qū)⑷我鈨蓚€(gè)連桿組件連接起來，這樣就可以形成一個(gè)長(zhǎng)度加大的連桿，其可以在按比例縮放、調(diào)整機(jī)器人尺寸時(shí)得到廣泛使用；連接模塊也可以應(yīng)用與機(jī)器人轉(zhuǎn)向，這樣就可以增加其他組件的靈活性、自適應(yīng)性。連接子庫(kù)的設(shè)計(jì)可以增加機(jī)器人的多樣化需求，能夠更好地滿足不同工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的需求，進(jìn)一步提高機(jī)器人的應(yīng)用普適性。
結(jié)語
隨著電子電路技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)、通信傳輸技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人將會(huì)在鋼鐵制造、汽車生產(chǎn)、電氣產(chǎn)品生產(chǎn)、國(guó)防科工等多個(gè)軍民應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛普及和使用。工業(yè)機(jī)器人的制造和設(shè)計(jì)模式也將會(huì)得到迅速地提升，以便能夠適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的大規(guī)模需求。論文提出了一種可重用性強(qiáng)、靈活性高的機(jī)器人生產(chǎn)結(jié)構(gòu)庫(kù)，可以采用模塊化設(shè)計(jì)原則提高機(jī)器人設(shè)計(jì)、制造的效率，縮短研制周期，增強(qiáng)機(jī)器人自適應(yīng)性，具有重要的作用和意義。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】OPC技術(shù) 多工業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用 聯(lián)動(dòng)控制
在過去，對(duì)于工業(yè)控制而言，應(yīng)用軟件之間如果想要進(jìn)行通信，只能夠通過開發(fā)自定義接口的方式來完成。這種情況之下，如果應(yīng)用軟件進(jìn)行升級(jí)，這就必然會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)通信方面的不協(xié)調(diào)，更有甚者還會(huì)引起通信系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象。OPC技術(shù)就是在這樣的大背景之下誕生的，應(yīng)用OPC技術(shù)之后工業(yè)控制中的數(shù)據(jù)通信，相關(guān)的開發(fā)人員要做的只是提供統(tǒng)一的接口程序并且遵照OPC技術(shù)方面相關(guān)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議就能夠完成數(shù)據(jù)通信的過程。可以說正是有了這項(xiàng)技術(shù)，自動(dòng)化系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的操作性才有了很大程度上的提高。
1 工業(yè)機(jī)器人的基本概述
近半個(gè)世紀(jì)以來，與工業(yè)機(jī)器人有關(guān)的技術(shù)得到了顯著的發(fā)展，其發(fā)展的起點(diǎn)還是科技發(fā)達(dá)的西方國(guó)家。隨著這方面的技術(shù)不斷被完善，工業(yè)機(jī)器人不斷被應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)之中，這為發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)產(chǎn)值了增加做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型和調(diào)整，我們也在不斷通過各種實(shí)踐來推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，可以說這在很大程度上推動(dòng)了國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展。所以說我們有理由認(rèn)為工業(yè)機(jī)器人是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中一項(xiàng)不可替代的裝備，因此通過OPC技術(shù)，革新其聯(lián)動(dòng)控制部分的工作原理是有非常重要的意義的。
國(guó)內(nèi)開始嘗試將工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)中的原因很大一部分是因?yàn)榻鼛啄陣?guó)內(nèi)的勞動(dòng)成本一直在增加，我國(guó)原有的勞動(dòng)力成本的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)正在漸漸喪失。所以從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來說通過高科技產(chǎn)業(yè)來推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高有非常重要的意義。這也是我們國(guó)家真正完成經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的任務(wù)所必須要面對(duì)的一個(gè)難題。現(xiàn)階段很多國(guó)內(nèi)的企業(yè)都在嘗試進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)以及生產(chǎn)業(yè)務(wù)，在這個(gè)過程中涌現(xiàn)出的廣數(shù)以及青島軟控等本土企業(yè)都在這方面已經(jīng)生產(chǎn)出了比較完善的產(chǎn)品。但是從總體水平上來說，在這一方面我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家還存在較大的差距，國(guó)外企業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用面更廣，而且技術(shù)更為成熟。所以說眼下我們要做的就是完善OPC技術(shù)在多工業(yè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)控制之中的應(yīng)用，真正攻克國(guó)內(nèi)在這方面存在的技術(shù)難題，這才是促進(jìn)這一行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，這樣也就能夠推動(dòng)國(guó)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高。
2 OPC數(shù)據(jù)存取技術(shù)
現(xiàn)如今，OPC技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到了工業(yè)制造的相關(guān)領(lǐng)域，對(duì)于OPC規(guī)范來說，OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范是其中的一個(gè)非常重要的內(nèi)容，這部分的功能主要就是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范中指出，一個(gè)OPC客戶端可以連接到一個(gè)或者多個(gè)OPC服務(wù)器上，所以說客戶端與服務(wù)器之間的連接是通過定制端口來實(shí)現(xiàn)的。而定制接口的開發(fā)任務(wù)，其實(shí)服務(wù)器廠商所必須要面對(duì)的一個(gè)問題。
常見的OPC數(shù)據(jù)存取服務(wù)器主要包括，‘OPC Server、OPC Group、OPC Item’這幾個(gè)部分。OPC Server起到的主要是維護(hù)服務(wù)器信息的作用，同樣可以作為‘OPC Group’的包容器，即可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建‘OPC Group’。而‘OPC Group’起到的主要是維護(hù)自身信息的作用。只有這三部分都在穩(wěn)定的狀態(tài)之下才能夠其發(fā)揮預(yù)定的作用。
在這里筆者參考的樣本是德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的SMAT―IC NET OPC服務(wù)器，該服務(wù)器與客戶端進(jìn)行溝通的時(shí)候是基于定制接口來完成的。
3 OPC技術(shù)在多工業(yè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)控制中的應(yīng)用
本文假定客戶端從OPC服務(wù)器中讀取數(shù)據(jù)源項(xiàng)的對(duì)象值，借此來判斷機(jī)器人的狀態(tài)，然后通過OPC服務(wù)器對(duì)其進(jìn)行寫操作，將啟動(dòng)命令值傳回相應(yīng)的對(duì)象值之后就可以同時(shí)控制三臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正常工作。
3.1 工業(yè)機(jī)器人之間的聯(lián)動(dòng)控制
三臺(tái)工業(yè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)控制過程中，動(dòng)作編程部分的工作可以由各自的示教盒來進(jìn)行示教，但是為了保證機(jī)器人之間的動(dòng)作不會(huì)相互影響，真正實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制的效果，應(yīng)該為每臺(tái)機(jī)器人設(shè)施一定的輸入輸出字節(jié)變量。
具體來說，當(dāng)一臺(tái)機(jī)器人在進(jìn)行動(dòng)作示教時(shí)，客戶端應(yīng)該為其余兩臺(tái)機(jī)器人下達(dá)指令，讓其停止運(yùn)動(dòng)，直到接收到繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)之后才能夠恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)這臺(tái)機(jī)器人完成動(dòng)作示教之后，會(huì)將一個(gè)變量值傳回至OPC服務(wù)器，當(dāng)客戶端讀取這一變量值之后就會(huì)向OPC服務(wù)器對(duì)應(yīng)的項(xiàng)對(duì)象輸入寫入值。這一寫入值就是其余工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)運(yùn)動(dòng)的信號(hào)，示教過程結(jié)束。
如果其中一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人出現(xiàn)故障，會(huì)在停止運(yùn)動(dòng)之后向OPC服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的信號(hào)，而當(dāng)客戶端讀取到故障信號(hào)之后，就會(huì)向OPC服務(wù)器中寫入一直暫停運(yùn)動(dòng)的信號(hào)。這樣三臺(tái)機(jī)器人就會(huì)全部停止工作，也就防止了他們相互之間碰撞而發(fā)生事故，這時(shí)候要想讓其恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只能由員工對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重啟。
3.2 數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)器人之間的聯(lián)動(dòng)控制
不同的生產(chǎn)過程，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)要求各有不同，而工業(yè)機(jī)器人的有些動(dòng)作是需要數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)來聯(lián)動(dòng)的。具體來說在這個(gè)過程中機(jī)器人會(huì)將對(duì)應(yīng)的變量值輸出到OPC服務(wù)器的項(xiàng)對(duì)象之中，客戶端讀取到這一信號(hào)之后會(huì)對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)用，這時(shí)候數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)就能夠按照即定的程序來做出規(guī)定的運(yùn)動(dòng)。這樣數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)與機(jī)器人之間的聯(lián)合控制就實(shí)現(xiàn)了，但是為了保證這整個(gè)控制過程的準(zhǔn)確度，我們需要對(duì)數(shù)控回轉(zhuǎn)臺(tái)的操作系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的論證，保證其不會(huì)出現(xiàn)影響聯(lián)動(dòng)控制的問題。
4 總結(jié)
OPC技術(shù)在多工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)動(dòng)控制之中具有重要的意義，它能夠根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要來機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行精準(zhǔn)的控制。完善這方面的技術(shù)，對(duì)于推進(jìn)國(guó)內(nèi)的工業(yè)進(jìn)步是非常有幫助的。但是其中涉及到的一些問題，也需要我們?nèi)フJ(rèn)真對(duì)待，上文是根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展過程以及OPC技術(shù)在多工業(yè)機(jī)器人聯(lián)動(dòng)控制中應(yīng)用的相關(guān)問題進(jìn)行的總結(jié)，希望能夠?qū)ν七M(jìn)OPC技術(shù)的應(yīng)用有所幫助。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介
沈治國(guó)（1977-），男，湖南省長(zhǎng)沙市人。碩士學(xué)歷。現(xiàn)為湖南現(xiàn)代物流職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，主要從事應(yīng)用電子技術(shù)教育研究。
關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；V法鑄造；拔澆冒口
0前言
工業(yè)機(jī)器人動(dòng)作靈活、定位準(zhǔn)確、不知疲倦，在各行業(yè)中不斷被開發(fā)應(yīng)用，特別是在高溫、污染、高強(qiáng)度、高危險(xiǎn)的勞動(dòng)場(chǎng)合，越來越得到廣泛應(yīng)用，在降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少安全事故的同時(shí)，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。在鑄造行業(yè)，由于產(chǎn)品利潤(rùn)率低、環(huán)境惡劣（主要是粉塵太多），再加上投資較大，使用后保養(yǎng)、維修費(fèi)用也高，鑄造企業(yè)很少采用工業(yè)機(jī)器人來參與工作。除上述原因外，鑄造產(chǎn)品還存在產(chǎn)品種類多、批量小、外形不一致、尺寸偏差大等因素，使得機(jī)器人應(yīng)用于鑄造生產(chǎn)線也存在一定難度。但作為工業(yè)新秀的機(jī)器人，其使用優(yōu)勢(shì)是人類無法比擬的，特別是一些高端鑄造生產(chǎn)線，有些惡劣的工作崗位不使用機(jī)器人代替人工確實(shí)可惜。青島鑫科機(jī)械科技有限公司研發(fā)了一條自動(dòng)化的V法鑄造生產(chǎn)線，根據(jù)用戶澆冒口的特點(diǎn)，推薦使用了一款專用的拔澆口和冒口的機(jī)器人。
1現(xiàn)有的拔除澆冒口方式
該用戶鑄件達(dá)30種類型，澆口和冒口數(shù)量以及位置不統(tǒng)一，有的鑄件一個(gè)澆口兩個(gè)冒口，有的鑄件一個(gè)澆口一個(gè)冒口；但澆口和冒口有一個(gè)共同特點(diǎn)是又扁又長(zhǎng)，對(duì)稱有兩個(gè)鉤取的橫桿，如圖1所示。該用戶當(dāng)前是用人工拔除澆冒口，方法是做了兩個(gè)小撓鉤，雙手手持撓鉤，將撓鉤插入澆冒口橫桿處的凹窩中，轉(zhuǎn)90°，使撓鉤正好鉤到橫桿下方，雙手同時(shí)用力提起，拔出后放置到旁邊。經(jīng)測(cè)試，用力在30kg～90kg之間。有時(shí)一次不能提起，需要加大力氣再次使勁提，再提不起來就需要將澆冒口水平晃動(dòng)一下，使?jié)裁翱诎l(fā)生松動(dòng)，再。該用戶原生產(chǎn)線生產(chǎn)效率為8型/h，每型多的有3個(gè)澆口和冒口，一小時(shí)共拔24個(gè)澆冒口，其勞動(dòng)強(qiáng)度之大，可想而知。
2機(jī)器人拔除澆冒口
為了降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)線效率，向用戶推薦使用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行拔澆冒口。首先機(jī)器人需完成的工作：（1）由于是V法造型工藝，澆冒口是埋在砂子里面，上平面與砂平面相平，被2層薄膜蓋住，拔澆冒口前必須先將薄膜沿澆冒口邊沿切開；（2）拿走切下的薄膜；（3）用專門夾具模擬人工勾住澆冒口橫桿；（4）用足夠大的力量將澆冒口提起來，放置到指定的位置。其次機(jī)器人拔澆冒口存在的難點(diǎn)：（1）用戶有近30種制品，即30種不同的澆冒口位置；（2）澆冒口插入后再加砂埋起來會(huì)有水平位置的偏差，最大偏移量達(dá)30mm；（3）由于是木制澆冒口，周圍是石英砂，必須選擇合適的刀具進(jìn)行切割；（4）切下的薄膜采用什么方式拿到指定地點(diǎn)。
2.1設(shè)計(jì)方案
通過走訪用戶，調(diào)研機(jī)器人生產(chǎn)廠家，確立了以下設(shè)計(jì)方案。
2.1.1機(jī)器人的選擇
根據(jù)所需要完成的動(dòng)作，選用6軸垂直多關(guān)節(jié)型機(jī)器人；在拔澆冒口測(cè)試中得知最大拔起力為90kg，為防止試驗(yàn)的片面性，經(jīng)與用戶確認(rèn)，機(jī)器人選擇載荷180kg的。
2.1.2機(jī)器人夾具的設(shè)計(jì)
機(jī)器人廠家專門設(shè)計(jì)了一款?yuàn)A具，該夾具有兩個(gè)小鉤，使用伺服電機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)小鉤，使小鉤間距可以按設(shè)定的程序調(diào)整間距；每個(gè)小鉤的軸可以使用90°旋轉(zhuǎn)汽缸推動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
2.1.3難題解決
（1）澆冒口位置偏差的解決策略：使用對(duì)位視覺相機(jī)，直接定位當(dāng)前澆冒口位置。（2）30多種制品的解決策略：使用30套程序，每套程序?qū)?yīng)一種制品澆冒口。用戶在更換模具時(shí)，在控制柜中選擇更換的模具型號(hào)。如更換前生產(chǎn)線使用的是A、B、C三種模具，系統(tǒng)便按A、B、C三種的程序工作，如果將A換成D，在總控程序中將A換成D，機(jī)器人也同樣會(huì)執(zhí)行D程序。
2.1.4切膜
經(jīng)過一系列試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用超聲波切刀能夠很好的將兩層薄膜切開。切下薄膜之后，使用一臺(tái)小型吸風(fēng)機(jī)，將切下的薄膜吸附在吸盤上，轉(zhuǎn)移到指定位置，關(guān)閉風(fēng)機(jī)，薄膜掉落。通過以上設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人取代人工拔澆冒口的工作，使該處高強(qiáng)度的人工勞動(dòng)得以解放，而且工作效率更高。
參考文獻(xiàn)：
[1]閆登坤.機(jī)器人打磨和協(xié)同作業(yè)在管件行業(yè)的應(yīng)用[J].中國(guó)鑄造裝備與技術(shù),2020(3):20-22.
