工業(yè)機(jī)器人電子信息技術(shù)嵌入研究

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機(jī)器人技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升得到了迅速發(fā)展，目前在餐飲服務(wù)、醫(yī)療衛(wèi)生、工業(yè)制造等領(lǐng)域都得到了比較廣泛的應(yīng)用，機(jī)器人技術(shù)促進(jìn)了部分行業(yè)的發(fā)展，便捷了人們的生活，目前機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用只處于初級(jí)階段，隨著信息技術(shù)在機(jī)器人技術(shù)上的應(yīng)用，促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)行業(yè)水平的提升，本文對(duì)機(jī)器人的概念和特點(diǎn)就行了詳細(xì)闡述，就機(jī)器人同電子信息技術(shù)的相結(jié)合做了深入探析，希望能為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)電子信息技術(shù)的嵌入提供理論依據(jù)。人力成本上升是目前企業(yè)面臨的共同問(wèn)題，企業(yè)為了長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在機(jī)器人技術(shù)上開(kāi)始投入，于是大量的工業(yè)機(jī)器人開(kāi)始了研發(fā)和應(yīng)用，國(guó)家為了提升企業(yè)創(chuàng)新動(dòng)力也大力支持機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，提供技術(shù)、資金等多方面的支持，給機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了巨大的發(fā)展空間。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人得到了智能化發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)、服務(wù)業(yè)、人們生活中逐漸得到應(yīng)用，提升了工業(yè)生產(chǎn)能力和效益，在服務(wù)業(yè)上解放了重復(fù)操作所使用的普通勞動(dòng)力，在生活中，智能機(jī)器人的加入替代了日常家政人員的工作，機(jī)器人在行業(yè)的應(yīng)用不斷給我們帶來(lái)驚喜，下面我們對(duì)機(jī)器人的概念、特點(diǎn)和發(fā)展?fàn)顩r做具體分析，以促進(jìn)電子信息技術(shù)的嵌入使工業(yè)機(jī)器人更多的參與到社會(huì)活動(dòng)中，為人們解決更多的問(wèn)題。

1工業(yè)機(jī)器人的概念與特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人分半自主和全自主兩種類(lèi)型，是由計(jì)算機(jī)控制，按照編程順序完成工程師安排的工作指令，滿足人們對(duì)于機(jī)械工作的需求，它是應(yīng)用于人類(lèi)工作、生活中的機(jī)械裝置，它是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，給人們生活提供了便利。工業(yè)機(jī)器人可以將電腦編程、擬人化、通用性等多個(gè)學(xué)科的技術(shù)相結(jié)合，在發(fā)展過(guò)程中得到了多次改造和升級(jí)，目前在工業(yè)制造上已經(jīng)得到了充分應(yīng)用，例如車(chē)輛沖壓制造、車(chē)輛安裝都是工業(yè)機(jī)器人代替了傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)，大大地改善了人們的工作環(huán)境。工業(yè)機(jī)器人的在企業(yè)中的普遍應(yīng)用預(yù)示著我國(guó)工業(yè)進(jìn)入全新的階段，機(jī)器人取代了傳統(tǒng)的人力勞動(dòng)，為企業(yè)降低了人工成本和管理成本，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。機(jī)器人技術(shù)是眾多學(xué)科高度融合的技術(shù)，它結(jié)合了機(jī)械、電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、人工智能等，是信息技術(shù)和先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展水平的典型代表，是目前各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的技術(shù)，智能機(jī)器人的發(fā)展水平標(biāo)志了國(guó)家在創(chuàng)新上的能力，智能機(jī)器人在工業(yè)上的應(yīng)用還標(biāo)志著工業(yè)操作的水平，是國(guó)家先進(jìn)生產(chǎn)力的代表。

2工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。第一階段的工業(yè)機(jī)器人比較簡(jiǎn)單，是人為拉動(dòng)機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，沒(méi)有傳感器和視覺(jué)監(jiān)測(cè)等裝置，在工作范圍和工作精度上都只能達(dá)到一般水平，主要有本體、控制系統(tǒng)和示教盒組成，在當(dāng)時(shí)的工業(yè)環(huán)境中，這種工業(yè)機(jī)器人操作簡(jiǎn)單、能實(shí)現(xiàn)可視化，相對(duì)于傳統(tǒng)人工比較先進(jìn)，所以也得到了廣泛應(yīng)用。第二階段的工業(yè)機(jī)器人是工作人員對(duì)機(jī)器人的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)地考察，然后根據(jù)計(jì)算機(jī)編程，將正確的工作模式寫(xiě)入機(jī)器人柜，這樣就能實(shí)現(xiàn)離線操作，工業(yè)機(jī)器人還能具有一定的感覺(jué)功能，解決了人為操作機(jī)械手來(lái)完成作業(yè)的情況，能對(duì)機(jī)械手就行遠(yuǎn)程電腦操作，離線編程機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的第二階段。目前工業(yè)上應(yīng)用的機(jī)器人都是第三階段的機(jī)器人即智能機(jī)器人，它是將電子信息技術(shù)嵌入工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)物，它能收集和整理傳感器反饋的相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析后觸發(fā)相應(yīng)的指令，能對(duì)復(fù)雜信息能精準(zhǔn)判斷并具有處理能力，具有人的思維和處理能力，能進(jìn)行復(fù)雜的工業(yè)操作，是電子信息技術(shù)、工業(yè)技術(shù)、傳感器技術(shù)的集合，是目前工業(yè)機(jī)器人技術(shù)飛速發(fā)展的呈現(xiàn)。目前，行業(yè)研究主要集中在智能機(jī)器人上，因?yàn)橹悄軝C(jī)器人人為操作程度更少，所以數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確精密，自身獨(dú)立完成作業(yè)的能力比較強(qiáng)，技術(shù)更先進(jìn)。但是在工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)際使用中，主要還是以第一部分的工業(yè)機(jī)器人為主，因?yàn)榈谝浑A段的機(jī)器人應(yīng)用已經(jīng)很成熟，成本也在企業(yè)接受范圍內(nèi)，人們對(duì)于這個(gè)階段的機(jī)器人操作更熟悉，所以目前應(yīng)用的是最廣泛的。

3電子信息技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人研發(fā)中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人在發(fā)展的過(guò)程中技術(shù)逐漸成熟，在工業(yè)領(lǐng)域得到了很好的推廣，也涉及了很多的領(lǐng)域，其中電子信息技術(shù)在三個(gè)階段的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展中都發(fā)揮了很大的作用。

3.1電子信息技術(shù)嵌入機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式

電子信息技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用使工業(yè)機(jī)器人發(fā)展進(jìn)入了高速的發(fā)展階段，實(shí)現(xiàn)了快速的升級(jí)創(chuàng)新，日本安川研發(fā)的電動(dòng)工業(yè)機(jī)器人，綜合了電子技術(shù)、機(jī)器人智能技術(shù)，標(biāo)志著工業(yè)機(jī)器人正式進(jìn)入智能機(jī)器人發(fā)展階段，它采用電動(dòng)為驅(qū)動(dòng)方式，促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人在速度、精準(zhǔn)度方面的發(fā)展，以液壓為驅(qū)動(dòng)方式的機(jī)器人被逐步取代。同時(shí)直流伺服驅(qū)動(dòng)方式也被交流伺服驅(qū)動(dòng)代替，在不影響機(jī)器人正常工作的情況下節(jié)省了電力能源，為企業(yè)節(jié)省了一定的成本，直線電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了長(zhǎng)足發(fā)展。

3.2電子信息技術(shù)的嵌入對(duì)工業(yè)機(jī)器人的促進(jìn)作用

對(duì)于工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，電子信息的嵌入方式是其工作質(zhì)量的重要因素，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)是由各個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作來(lái)完成的，機(jī)器人通過(guò)大量的信息計(jì)算來(lái)完成復(fù)雜的動(dòng)作，這對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力有很高的要求。隨著電子信息技術(shù)嵌入機(jī)器人的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力和控制能力都得到了一定程度的提升，最高性能的機(jī)器人可以同時(shí)控制20多個(gè)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，電子工業(yè)機(jī)器人在電子信息技術(shù)的促進(jìn)下性能得到了提高，性能的提升也擴(kuò)大了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)機(jī)器人的信息共享是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。3.3電子信息技術(shù)嵌入機(jī)器人的設(shè)計(jì)流程工程師根據(jù)生產(chǎn)流程需要先設(shè)計(jì)機(jī)器人的基本架構(gòu)，這個(gè)過(guò)程中比較重要的是對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求，人工不能精準(zhǔn)確定所以需要計(jì)算機(jī)輔助完成，在這個(gè)基礎(chǔ)上，將電子信息技術(shù)嵌入到工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)框架當(dāng)中，改變了機(jī)器人的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，雙重考慮能提升機(jī)器人的設(shè)計(jì)成功的概率，也能使機(jī)器人設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)具有多變性，對(duì)機(jī)器人的外部結(jié)構(gòu)、功能等方面帶來(lái)更多的選擇。

3.4電子信息技術(shù)嵌入機(jī)器人傳感裝置

傳感器是智能機(jī)器人的代表裝置，有傳感器裝置的機(jī)器人具備檢測(cè)自身角度、速度的功能，對(duì)外部情況反映敏感，通過(guò)傳感器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)測(cè)算之后相應(yīng)的指令，輔助機(jī)器人完成正確的流程操作，隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，在外部傳感器上也能引進(jìn)相關(guān)的數(shù)據(jù)，再加上智能化感應(yīng)等設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人得到了更快速的發(fā)展，內(nèi)外傳感器的聯(lián)合使用，機(jī)器人就可以對(duì)內(nèi)外環(huán)境掌控的更全面，促進(jìn)機(jī)器人的智能化程度，突破了很多行業(yè)壁壘，拓寬了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。

3.5電子信息技術(shù)嵌入機(jī)器人控制系統(tǒng)

機(jī)器人的控制系統(tǒng)是控制機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)并支配其行動(dòng)的，工業(yè)機(jī)器人需要完成操作、焊接、安裝等環(huán)節(jié)，在這些過(guò)程中，機(jī)器人自身支配這行環(huán)節(jié)的控制程度體現(xiàn)了機(jī)器人控制系統(tǒng)的能力，電子信息技術(shù)的發(fā)展是其嵌入工業(yè)機(jī)器人成為大趨勢(shì)，目前多類(lèi)型、多形式的控制系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)機(jī)器人上有所應(yīng)用，應(yīng)用比較普遍的有開(kāi)閉環(huán)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)、物理控制系統(tǒng)等，在多樣控制系統(tǒng)的影響下，機(jī)器人的控制模式可以根據(jù)需要設(shè)定，豐富了機(jī)器人的應(yīng)用方式，促進(jìn)了機(jī)器人在生產(chǎn)上的分工，提升了機(jī)器人的工作效率，為企業(yè)產(chǎn)量提供了幫助。工業(yè)機(jī)器人的主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的智能化就是智能機(jī)器人組成的關(guān)鍵，主體說(shuō)的是機(jī)座和執(zhí)行部分，操作臂等，有行走功能的機(jī)器人還需要具有行走部分，工業(yè)機(jī)器人基本有3-6各運(yùn)動(dòng)自由度，腕部的自由度一般有3個(gè)；動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的重要部分，來(lái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)按照驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出的指令和信號(hào)進(jìn)行控制，完成要求的操作，只有三部分都能有更高層次的智能化，才能實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人整體的智能化，提高機(jī)器人的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)解決更多的困難，帶來(lái)更多的效益。

4工業(yè)機(jī)器人研發(fā)中電子信息技術(shù)嵌入的前景展望

隨著電子信息技術(shù)的嵌入，電子機(jī)器人在信息處理、傳感裝置、自身驅(qū)動(dòng)等控制系統(tǒng)方面得到了大幅提升，隨著人們對(duì)機(jī)器人的繼續(xù)研究，后續(xù)人們將在以下幾個(gè)方面發(fā)展：首先是智能化，信息技術(shù)的嵌入使機(jī)器人更智能化，可以模擬人的思維方式和操作能力，應(yīng)用范圍更廣泛。然后是人性化，把相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入和處理，使得機(jī)器人更具有人的思維，將人的行為能力寫(xiě)入到程序里，能代替人的日常作用，減輕企業(yè)在人力資源上的投入，將相對(duì)簡(jiǎn)單的工作交給機(jī)器人完成。最后是更加靈活，目前機(jī)器人已經(jīng)具備一定的職能，在靈活性方面還有很大的提升空間，電子信息的嵌入，使機(jī)器人的傳感裝置更能收集相關(guān)數(shù)據(jù)，面對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)，使機(jī)器人更靈活更便捷，更能滿足人的需求。

小結(jié)：

智能機(jī)器人的水平是衡量行業(yè)水平的標(biāo)志，是不可或缺的重要裝備。隨著“再工業(yè)化”的興起，高端機(jī)器人程度行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的方向，我們客觀分析了工業(yè)機(jī)器人目前的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)，提出的戰(zhàn)略思考希望能給行業(yè)技術(shù)人員帶來(lái)啟發(fā)。機(jī)器人在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了人們對(duì)機(jī)器人的認(rèn)識(shí)，在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的促進(jìn)下，為了適應(yīng)企業(yè)和人的需求，機(jī)器人會(huì)逐漸走進(jìn)更多的企業(yè)，同時(shí)也會(huì)逐漸方便人們的生活，同時(shí)多種科學(xué)的相互融合也衍生了新的科學(xué)和技術(shù)，信息技術(shù)的嵌入就加快了機(jī)器人的智能化，促進(jìn)了工業(yè)領(lǐng)域發(fā)發(fā)展，帶動(dòng)了多個(gè)行業(yè)的發(fā)展，所以工業(yè)機(jī)器人研發(fā)中電子信息技術(shù)的嵌入是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，對(duì)人類(lèi)文明有積極的促進(jìn)作用。

作者：吳廷鑫 薛帥 單位：鄭州市電子信息工程學(xué)校