工业机器人新趋势：开启智能制造新时代
2025-05-20 08:22:14
admin
制造业中机器人应用的历史及未来
制造业中机器人应用的历史可追溯至数十年前，而机器人的未来正由对整个产业界产生广泛影响的技术发展所塑造，如大数据和人工智能（AI）等。传统工业机器人常用于焊接、金属切割、食品包装等工作，如今，一种既智能又安全、可与人类协同作业的机器人（协作机器人）已逐渐普及。
机器人并非仅用于代替人类完成危险或艰苦的工作（尽管此类用途在未来仍很重要）。随着机器人自主性的提升，其应用范围将不再局限于制造业，还将拓展至医疗、运输、安全、娱乐等众多产业，开辟全新可能性。
机器人与工业 4.0
机器人技术是第四次产业革命（工业 4.0）的关键技术之一，与大数据、工业物联网（IIoT）、智能工厂、人工智能（AI）等领域并驾齐驱。全球制造业中机器人数量不断增加，目前已有超过 340 万台工业机器人。据预测，到 2030 年，工业机器人市场规模将达 2022 年的两倍以上。
在工业 4.0 背景下，物理系统与数字系统的融合以及制造业中智能机器的应用得到大力推进。机器人以往凭借速度、再现性、效率性等特点发挥重要作用，如今正变得更智能、能完成更复杂的工作。
机器人技术趋势
当下机器人技术呈现出诸多趋势，包括可在产业环境中与人类安全协同作业的机器人、智能机器人、人形机器人、具备语言理解和在复杂环境中移动能力的机器人、以及能灵巧操作物体的机器人等。以下是主要趋势：
机器人与人工智能
人工智能（AI）在商业和产业流程自动化中发挥重要作用，尤其在分析庞大数据库方面展现出巨大价值。在未来机器人领域，AI 同样扮演关键角色。AI 能赋予传统在汽车车身焊接等领域高效、持续、快速作业的机器人以类似人类的能力，如利用先进图像信息识别 / 识别环境中的物体，以及以复杂方式操作物体。
此外，AI 还使机器人能够在无人操作的情况下在工厂内移动。随着自然语言处理能力的提升，机器人也能理解语言。这些因素共同增强了工业机器人的能力，提升了其在制造现场的实用性。例如，具备语言处理能力的机器人可使操作员无需掌握编程语言或 PLC 编程方法，即可直观地进行编程。机器人与 AI 是高度互补的技术，AI 有效推动未来机器人更接近人类。
自主机器人
未来，机器人将更具自主性，减少对操作员干预的依赖。自主机器人能够独立运行，其发展得益于 AI 进步，如计算机视觉（AI 处理图像数据的领域）、激光扫描仪和摄像头等高级传感器（帮助机器人理解环境并移动）等技术创新。例如，在物流领域，自主机器人可用于长距离运输重物（如超大型仓库内）。它们能自主移动、避开障碍物，将物品安全地送至指定位置。自主无人机也应用于制造业，用于监控和检查工厂中难以到达的区域。
协作机器人（Cobot）
协作机器人是与人类协同作业的机器人，过去因安全问题难以实现。如今，协作机器人已在汽车、航空航天、医疗保健、包装、电子设备等领域投入使用，为工作提供支持。它们通常具有圆润的边缘和碰撞传感器阵列，其力检测技术可保障与人类操作员的安全互动。
这些机器人可能配备机器人臂和控制系统，人类操作员可直接引导其执行任务。与自主机器人不同，协作机器人设计为由人类控制，协助制造人员开展活动。例如，在工程师专注于高价值工作（如质量控制）时，可编程协作机器人按设定间隔为生产线供应原材料。协作机器人还可用于支持人类难以完成或危险的工作，AI 同样助力协作机器人变得更智能、能应对更具挑战性的任务。
维护机器人
机器人在智能工厂维护中也大有可为，可用于清洁、维修、检测气体或液体泄漏等工作，执行人类难以完成或危险的维护任务。例如，电力公司引入机器人维护输电线和燃气管道，机器人还可进入人类无法进入的场所（如核设施）开展工作。自主机器人系统也用于运输系统、石油和天然气管道等基础设施的检查。
预计对维护和维修产生影响的机器人技术领域包括：可在狭小空间作业的超小型机器人系统（纳米机器人）和用于航空航天精密维修的柔性机器人。纳米机器人甚至可在无需拆卸设备的情况下进行维修。
机器人的经济性
自动化虽有时被视为威胁，但其背后有坚实的经济依据。工业机器人因提升生产力而备受关注，在众多制造现场得到广泛应用。事实上，衡量制造业自动化效果的重要指标之一是，机器人密度的提升与劳动生产率的提高呈正相关。机器人技术可提高智能工厂的效率和盈利能力。
对于考虑在制造环境中引入机器人的工程师而言，需考量机器人的投资回报率。长期成本不仅取决于机器人的初始费用，还受其在整个使用寿命期间的维护影响。由于新机器人在某些用途中价格高昂，也可考虑使用再生机器人。
随着机器人成本下降和人力成本上升，自动化潜力不断增加。以机器人替代人工完成既往工作，也是应对工程师和技术人员短缺的一种解决方案。
机器人的长期展望
从制造业到医疗保健等多个领域，机器人有望推动变革，预计未来将出现性能更高的机器人。这种高度化得益于 AI 的快速发展，使自主机器人能够执行以往只有人类才能完成的任务。
机器人已在制造业中通过快速、不知疲倦地完成艰苦重复任务证明了其价值。未来的智能机器人将能够承担需要高级决策技能和环境考量的工作。随着自动化的推进，虽然一些工作岗位可能会消失，但成功引入先进机器人的制造商有望创造新的角色，并提升员工技能，使他们从事更具成就感的工作。
