機器人悄然來臨！

本文由「135編輯器」提供技術支持

現代工業的發展，勞動力成本的增加，眾多製造業、物流業等企業都在迫切尋找使用機器人替代人力的方案。它們只要在固定的環境中精確地完成各種重複性的工作即可。隨著技術的日新月異，機器人的種類和應用領域不斷拓展，正在向各個行業普及開來。

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圖：流水線上的機器人

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圖：機器人正在安靜地重複碼垛的工作

機器人的應用現狀及發展

據悉，2016年，中國工業機器人的保有量達到30萬台，與先進的製造業國家相比，我國工業機器人使用密度還有不少差距，工業機器人的保有量仍有巨大上升空間。據有關部門預測，隨著產業轉型升級的需求，人力成本的上升，以及國家政策的扶持，2017-2022年我國工業機器人未來的增速可達30%以上，到2022年我國工業機器人年銷售量超過27萬台。

目前，機器人除了在製造業中涉及的衝壓、焊接、自動化裝配流水線等工藝上得到了廣泛使用外，還可用於替代傳統上需人工完成的打磨、焊接、拋光等複雜動作的工作。

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隨著機器人發展的不斷成熟，在信息技術、控制技術、人工智慧和感測技術等迅速發展的支持下，機器人的應用會從最早的製造領域不斷擴大到醫療衛生、生活服務、空間及海洋探索、軍事和娛樂等非製造領域。非製造領域應用機器人已成為當今國際自動化技術的重要發展方向。目前國際上對非製造領域機器人（也稱為Advanced Robot，我國稱為特種機器人）的研究和開發非常活躍。特種機器人是替代人在高溫、有毒、有害、粉塵、噪音、爆炸、射線等惡劣環境下作業中必不可少的工具。

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我國在《中國製造2025》將「高檔數控機床和機器人」作為10個重點發展領域之一，提出「圍繞汽車、機械、電子、危險品製造、國防軍工、化工、輕工等工業機器人、特種機器人，以及醫療健康、家庭服務、教育娛樂等服務機器人的應用需求，積極研發新產品，促進機器人標準化、模塊化發展」。

在我國製造業面臨產業升級換代、老齡化社會轉型等背景下，在未來十幾年甚至幾十年內，傳統的工業機器人和新型家政服務機器人的需求將持續上升，機器人市場應用潛力十分顯著。而伴隨之機器人技術將不僅推動製造業進入一個新的階段，同時也將迎來非製造業自動化技術的快速發展。

機器人用材及其輕量化趨勢

工業機器人的製造材料與使用環境有很大關係，並且通常都需要承受較大的工作壓力，所以對製造材料的選擇是比較苛刻的。

製造工業機器人選用最多的還是金屬材料，金屬材料強度比較大，不易磨損。目前，各種牌號的金屬材料是各類機器人結構零部件材料的首選，如鑄鐵、合金鋼、不鏽鋼、鋁合金、鈦合金等。以傳統工業機器人為代表的專業機器人在設計和使用時首先考慮的是需要具有足夠的強度，因此，其結構部件多為各類鑄鐵、合金鋼等材料，亦有部分部件採用鋁合金、複合材料等。

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傳統機器人龐大的自身重量為其安全性帶來了一定的隱患，另外，機器人自重太大會制約其在某些對質量有很嚴格限制場合中的應用。因此，若要提高機器人的安全性能，機器人的輕量化是需要解決的重要問題。同時，輕量化可以提升機器人的運動性能，可以節約材料、節約能源、降低成本。為適應機器人向更加輕巧、高效率及操作便捷性等需求，除了結構設計輕量化外，材料輕量化更為重要。

目前，應用在輕量化方面的主流材料有高強度鋼、鋁合金、鎂合金、碳纖維以及其他複合材料等。

製造機器人常用的金屬材料是鋁合金，因其耐酸耐鹼性強，用不鏽鋼的比例較小，因為鋁合金比不鏽鋼更方便加工。工業機器人大部分零部件會選用6061和7075這兩個型號的鋁合金，以6061為代表的6000系列鋁合金，其主要合金元素為鎂與硅，這種鋁合金強度中等，具有良好的抗腐蝕性、可焊接性，氧化效果較好。而以7075型號為代表的7000系列鋁合金主要含有鋅元素，是鋁鎂鋅銅合金，屬於超硬鋁合金，也是可熱處理合金，有良好的耐磨性，也有良好的焊接性，但耐腐蝕性較差，多應用於航空環境。6061的硬度雖然沒7075高，但抗腐蝕比較好，所以市面上機器人手臂大多使用這種鋁合金材質。

圖：桁架機器人鋁型材主體

圖：機器人生產線也會大量使用鋁質圍欄、支架、線槽等。

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