工業(yè)機器人電子信息技術(shù)嵌入研究

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機器人技術(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，目前機器人技術(shù)的應(yīng)用只處于初級階段，隨著信息技術(shù)在機器人技術(shù)上的應(yīng)用，促進(jìn)了機器人技術(shù)行業(yè)水平的提升，本文對機器人的概念和特點就行了詳細(xì)闡述，就機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)面臨的共同問題，企業(yè)為了長遠(yuǎn)發(fā)展提高市場競爭力，在機器人技術(shù)上開始投入，于是大量的工業(yè)機器人開始了研發(fā)和應(yīng)用，國家為了提升企業(yè)創(chuàng)新動力也大力支持機器人技術(shù)的發(fā)展，提供技術(shù)、資金等多方面的支持，給機器人產(chǎn)業(yè)帶來了巨大的發(fā)展空間。隨著計算機科學(xué)的進(jìn)步，工業(yè)機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力，在生活中，智能機器人的加入替代了日常家政人員的工作，機器人在行業(yè)的應(yīng)用不斷給我們帶來驚喜，下面我們對機器人的概念、特點和發(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)機器人更多的參與到社會活動中，為人們解決更多的問題。

1工業(yè)機器人的概念與特點

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

2工業(yè)機器人的發(fā)展歷程

我國工業(yè)機器人的發(fā)展大致分為三個階段。第一階段的工業(yè)機器人比較簡單，是人為拉動機械手來實現(xiàn)自動化操作，沒有傳感器和視覺監(jiān)測等裝置，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)時的工業(yè)環(huán)境中，這種工業(yè)機器人操作簡單、能實現(xiàn)可視化，相對于傳統(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)機器人是工作人員對機器人的工作環(huán)境進(jìn)行實地考察，然后根據(jù)計算機編程，將正確的工作模式寫入機器人柜，這樣就能實現(xiàn)離線操作，工業(yè)機器人還能具有一定的感覺功能，解決了人為操作機械手來完成作業(yè)的情況，能對機械手就行遠(yuǎn)程電腦操作，離線編程機器人是工業(yè)機器人發(fā)展的第二階段。目前工業(yè)上應(yīng)用的機器人都是第三階段的機器人即智能機器人，它是將電子信息技術(shù)嵌入工業(yè)機器人的產(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器人上，因為智能機器人人為操作程度更少，所以數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確精密，自身獨立完成作業(yè)的能力比較強，技術(shù)更先進(jìn)。但是在工業(yè)領(lǐng)域的實際使用中，主要還是以第一部分的工業(yè)機器人為主，因為第一階段的機器人應(yīng)用已經(jīng)很成熟，成本也在企業(yè)接受范圍內(nèi)，人們對于這個階段的機器人操作更熟悉，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)機器人研發(fā)中的應(yīng)用

工業(yè)機器人在發(fā)展的過程中技術(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)在三個階段的工業(yè)機器人發(fā)展中都發(fā)揮了很大的作用。

3.1電子信息技術(shù)嵌入機器人驅(qū)動方式

電子信息技術(shù)在工業(yè)機器人上的應(yīng)用使工業(yè)機器人發(fā)展進(jìn)入了高速的發(fā)展階段，實現(xiàn)了快速的升級創(chuàng)新，日本安川研發(fā)的電動工業(yè)機器人，綜合了電子技術(shù)、機器人智能技術(shù)，標(biāo)志著工業(yè)機器人正式進(jìn)入智能機器人發(fā)展階段，它采用電動為驅(qū)動方式，促進(jìn)了工業(yè)機器人在速度、精準(zhǔn)度方面的發(fā)展，以液壓為驅(qū)動方式的機器人被逐步取代。同時直流伺服驅(qū)動方式也被交流伺服驅(qū)動代替，在不影響機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，直線電動機的驅(qū)動方式在越來越多的領(lǐng)域得到了長足發(fā)展。

3.2電子信息技術(shù)的嵌入對工業(yè)機器人的促進(jìn)作用

對于工業(yè)機器人來說，電子信息的嵌入方式是其工作質(zhì)量的重要因素，機器人的運動是由各個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機工作來完成的，機器人通過大量的信息計算來完成復(fù)雜的動作，這對計算機的運算能力有很高的要求。隨著電子信息技術(shù)嵌入機器人的不斷發(fā)展，計算機的運算能力和控制能力都得到了一定程度的提升，最高性能的機器人可以同時控制20多個關(guān)節(jié)的驅(qū)動電機工作，電子工業(yè)機器人在電子信息技術(shù)的促進(jìn)下性能得到了提高，性能的提升也擴大了機器人的應(yīng)用范圍，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)多臺機器人的信息共享是未來的發(fā)展趨勢。3.3電子信息技術(shù)嵌入機器人的設(shè)計流程工程師根據(jù)生產(chǎn)流程需要先設(shè)計機器人的基本架構(gòu)，這個過程中比較重要的是對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的要求，人工不能精準(zhǔn)確定所以需要計算機輔助完成，在這個基礎(chǔ)上，將電子信息技術(shù)嵌入到工業(yè)機器人的設(shè)計框架當(dāng)中，改變了機器人的設(shè)計環(huán)節(jié)，雙重考慮能提升機器人的設(shè)計成功的概率，也能使機器人設(shè)計環(huán)節(jié)具有多變性，對機器人的外部結(jié)構(gòu)、功能等方面帶來更多的選擇。

3.4電子信息技術(shù)嵌入機器人傳感裝置

傳感器是智能機器人的代表裝置，有傳感器裝置的機器人具備檢測自身角度、速度的功能，對外部情況反映敏感，通過傳感器傳輸?shù)接嬎銠C，計算機經(jīng)過測算之后相應(yīng)的指令，輔助機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，機器人就可以對內(nèi)外環(huán)境掌控的更全面，促進(jìn)機器人的智能化程度，突破了很多行業(yè)壁壘，拓寬了機器人的應(yīng)用范圍。

3.5電子信息技術(shù)嵌入機器人控制系統(tǒng)

機器人的控制系統(tǒng)是控制機器人各個關(guān)節(jié)并支配其行動的，工業(yè)機器人需要完成操作、焊接、安裝等環(huán)節(jié)，在這些過程中，機器人自身支配這行環(huán)節(jié)的控制程度體現(xiàn)了機器人控制系統(tǒng)的能力，電子信息技術(shù)的發(fā)展是其嵌入工業(yè)機器人成為大趨勢，目前多類型、多形式的控制系統(tǒng)已經(jīng)在工業(yè)機器人上有所應(yīng)用，應(yīng)用比較普遍的有開閉環(huán)系統(tǒng)、計算機控制系統(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，機器人的控制模式可以根據(jù)需要設(shè)定，豐富了機器人的應(yīng)用方式，促進(jìn)了機器人在生產(chǎn)上的分工，提升了機器人的工作效率，為企業(yè)產(chǎn)量提供了幫助。工業(yè)機器人的主體、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的智能化就是智能機器人組成的關(guān)鍵，主體說的是機座和執(zhí)行部分，操作臂等，有行走功能的機器人還需要具有行走部分，工業(yè)機器人基本有3-6各運動自由度，腕部的自由度一般有3個；動力裝置和傳動機構(gòu)是驅(qū)動系統(tǒng)的重要部分，來執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生的相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)按照驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)發(fā)出的指令和信號進(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，才能實現(xiàn)工業(yè)機器人整體的智能化，提高機器人的綜合競爭力，為企業(yè)解決更多的困難，帶來更多的效益。

4工業(yè)機器人研發(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，電子機器人在信息處理、傳感裝置、自身驅(qū)動等控制系統(tǒng)方面得到了大幅提升，隨著人們對機器人的繼續(xù)研究，后續(xù)人們將在以下幾個方面發(fā)展：首先是智能化，信息技術(shù)的嵌入使機器人更智能化，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，使得機器人更具有人的思維，將人的行為能力寫入到程序里，能代替人的日常作用，減輕企業(yè)在人力資源上的投入，將相對簡單的工作交給機器人完成。最后是更加靈活，目前機器人已經(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，使機器人的傳感裝置更能收集相關(guān)數(shù)據(jù)，面對數(shù)據(jù)進(jìn)行反應(yīng)，使機器人更靈活更便捷，更能滿足人的需求。

小結(jié)：

智能機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，高端機器人程度行業(yè)競爭的方向，我們客觀分析了工業(yè)機器人目前的應(yīng)用和未來發(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)人員帶來啟發(fā)。機器人在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了人們對機器人的認(rèn)識，在經(jīng)濟不斷發(fā)展的促進(jìn)下，為了適應(yīng)企業(yè)和人的需求，機器人會逐漸走進(jìn)更多的企業(yè)，同時也會逐漸方便人們的生活，同時多種科學(xué)的相互融合也衍生了新的科學(xué)和技術(shù)，信息技術(shù)的嵌入就加快了機器人的智能化，促進(jìn)了工業(yè)領(lǐng)域發(fā)發(fā)展，帶動了多個行業(yè)的發(fā)展，所以工業(yè)機器人研發(fā)中電子信息技術(shù)的嵌入是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，對人類文明有積極的促進(jìn)作用。

作者：吳廷鑫 薛帥 單位：鄭州市電子信息工程學(xué)校