机器人技术在工业4.0实施方面的巨大能力

认知机器人1（2021）58-75机器人技术在加强工业4.0实施方面的巨大能力Mohd Javaida，Mohd，Abid Haleema，Ravi Pratap Singhb，Rajiv Sumanca印度新德里Jamia Millia Islamia机械工程系b印度旁遮普邦贾朗达尔的B R Ambedkar国立技术学院工业和生产工程系c工业&生产工程系，G.B. Pant University of Agriculture Technology，Pantnagar，Uttarakhand，印度aRT i cL e i nf o保留字：人工智能机器人工业4.0制造机器人机器人应用a b sTR a cT新技术在制造业、服务业和通信业的应用越来越多。工业4.0是新的第四次工业革命，它支持组织效率。机器人技术是工业4.0的一项重要技术，为制造业提供了广泛的能力。这项技术增强了自动化系统，并以较低的成本精确地完成重复工作。机器人技术正在逐步导致高质量产品的制造，同时保持现有合作者计划的价值。工业4.0的主要成果是借助先进的机器人技术、海量数据、云计算、可靠安全、智能传感器、物联网和其他先进技术发展而开发的智能工厂，这些工厂将具有强大的功能、安全性和成本效益。因此，企业将通过改善工作场所的安全性和实际工作的可靠性以及节省成本来改进其制造业，以适应大规模适应。本文讨论了机器人技术在制造业和相关领域的巨大潜力。本文讨论了机器人技术在工业4.0中的18个主要应用。机器人是收集神秘制造数据的理想选择，因为它们比大多数其他工厂机器更接近部件。该技术有助于在装配线上执行复杂的危险工作，自动化，耐高温，全时间和长时间工作。在智能工厂中运行的许多机器人使用人工智能来执行高级任务。现在，他们也可以在各种持续的情况下做出决定并从经验中学习。1. 介绍工业4.0技术使联网的计算机、设备、应用程序和个人能够在联网的网络中进行通信，并为生产者提供对关键流程的及时洞察。合适的工作人员将在合适的时间访问所需的详细信息，从而避免不必要的停机时间并缩短处理时间。机器人技术是一项创新技术，用于执行行业中的各种任务。当制造问题可以主动纠正，所有相关工人输入生产细节时，它可以不断改进，以最大限度地降低成本，同时提高生产性能。全面了解公司的优势，提高整体竞争力，并有助于提高效率。在工业4.0中，所有电器、设备和计算机涉及一种工业化生产方法。它为大规模数据提供了丰富的环境，∗ 通讯作者。电子邮件地址：mjavaid@jmi.ac.in（M. Javaid），ahaleem@jmi.ac.in（A.Haleem），singhrp@nitj.ac.in（R.P.Singh），raje.gmail.com（R.Suman）。https://doi.org/10.1016/j.cogr.2021.06.001接收日期：2021年5月18日;接收日期：2021年6月3日;接受日期：2021年6月3日在线预订2021年6月6日2667-2413/© 2021作者。Elsevier B.V.代表KeAi Communications Co. Ltd.提供的出版服务。这是CC BY许可下的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）可在ScienceDirect上获得目录列表认知机器人期刊首页：http://www.keaipublishing.com/en/journals/cognitive-robotics/M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5859处理和自我校正。企业正在测试当今机器人技术的可行性极限，企业4.0的未来[1工业4.0正在改变全球工厂的工作方式，也被称为全球物联网。捕获、解释和操作粒度输出中收集的数据的能力改变了操作，特别是关于效率和持续优化。尽管工业4.0的一些最疯狂的预测似乎不切实际，但今天有许多解决方案可以通过既定的流程来推动工业4.0，特别是在工业机器人领域。机器人供应商也为制造商建立了选择 增强的工业4.0。该数字平台可帮助消费者安全地整合和汇总其数据，结合更广泛的工业数据，整合大数据和预测分析，并创建见解以优化性能和生产力。它提供了数字、物理资产或结构的双胞胎，使工程师能够看到工厂中发生的事情。这使得新产品线的安装更快，更快，没有惊喜，为生产商提供重要的专业知识，目前的大规模定制和更短的产品生命周期[4随着一系列易于使用的设备迎合了各个行业的大小制造商，工业4.0正在兴起使机器人的应用和实现更简单。数字技术通过收集数据并将其发送到其他系统进行研究和建模的能力来鼓励知识的开放。工业4.0技术还允许工厂在装配线上使用更多的自主移动机器人（AMR）。 与标准的自动引导车辆不同，AMR不需要外部系统来定位自己，并且配备了传感器和摄像头来处理环境。随着时间的推移，AMR将不仅仅是一个管理系统。它们将成为预测数据系统，使制造商在积极开发工厂时能够做出更明智的选择行业4.0由于普遍存在的增强计算能力自动化刺激了许多人将其视为又一次工业革命[8工业4.0将嵌入式制造技术与智能生产流程联系起来。技术部门一旦在中心澄清和支持这些主张，就可以充分认识到新兴发明这些形式将提供新的机会，并带来业务的改善。创造力的一个重要起点是理解各种信息技术如何与现实世界相互作用。知识生成、交流和干预的机制隐含在发展过程中。它产生了一个有形的实体。生产最终从信息开始数据从数字世界转移到现实世界，再到设计设备。开发数据记录理想，数字和物理世界不断交织在一起[11，12]。已经有相当多的快速发展的嵌入式设备，包括高质量的传感器，稳定和高效的网络，高性能计算，机器人，人工智能，计算技术和越来越多的事实。他们将一起彻底改变市场。向工业4.0的过渡正在提高工业效率，包括物联网、自动化、人工智能（AI）和云计算等技术。许多制造过程的成本往往超过机器人成本往往对个人来说更重要。它还将使其他工业领域的工作人员，如制造，编程和维护他们的技能和经验。工业机器人通常被纳入几个活动[13，14]。本文共分11个部分。第一部分介绍了论文的内容、研究的必要性、研究方法、工业4.0、机器人技术及其优势、机器人物联网（IoRT）和合作机器人技术。第2节讨论了工业4.0实施的各种关键机器人方面。第3代表了机器人技术招标的不同工业4.0观点第4确定了机器人技术在不同领域/行业中的主要第5节陈述了工业4.0员工在地面水平的不同机器人变体。第6确定并研究了机器人技术在工业4.0背景下的重要应用第7研究了3D打印和机器人技术。第8节讨论了拟议的研究。第9节研究了机器人学的一些局限性第10节陈述了一些未来的范围/未来的研究方向。最后，在第11节中讨论了本文的结论1.1. 研究的需要工业4.0和工厂地板的革命由自主移动机器人技术驱动。Paradigm Electronics已经部署了机器人技术，通过使用嘈杂的扬声器和低音炮制造商来实现金属抛光。因此，对这项技术的需求就产生了在制造业。连接到喷漆、点胶和焊接的机器人网络足够智能，可以知道何时需要维护，从而不会出现故障。如果技术进步，该设备将成为一个过程中的自适应平台，机器人将跟踪并动态调整其性能以获得最佳效率。用于特定制造业部门的机器人系统可能是一个相对较新的现象，尽管它已经存在了几十年。通过将传统制造业与更高技术类型相结合，工厂经理和公司所有者将增加产量，并成倍提高利润。自动化开发的影响广泛延伸到整个业务，最大限度地提高效率和成功[15，16]。机器人技术在正确应用时会在公司的活动中产生不可否认的向上变化。它积极地执行常规操作，简化整体装配工作流程，甚至可以用于制造食品。许多职业是不安全的，或者含有大量可能伤害人的内容。重复的工作可能会导致他们犯错误，并导致工人在短期内感到沮丧或分心。然而，由于机器人的灵巧性和高机器学习水平，机器人应该避免犯这些错误[17，18]。M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）58601.2. 研究方法这项研究是通过识别和研究大量关于工业4.0机器人技术的相关论文、博客和书籍、其好处、角色、功能、应用和其他相关主题来进行的。这些都是通过搜索谷歌学术，Scopus，研究门，科学直接和其他研究平台。通过阅读150多篇优秀论文，对这一领域的研究有了较好的把握。我们试图展示这项技术如何提供独特的方法来解释工业4.0领域过去的研究。这篇基于文献的综述评估了机器人技术在工业4.0环境中的重要应用。这项工作还总结了几个重要的研究发表在著名的期刊，并提供了更新的信息，在技术方面。1.3. 工业4.0：概述在工业4.0中，包括网络和大数据在内的几个主要元素适用于机器人技术。最基本的因素是连接性- ity。如果设备没有连接，并且数据是从控制装置、机械臂和臂端工具中的不同传感器系统获得的，则很难获得任何值。也有必要对这些数字做些什么。为了促进维护活动，工程师可以有意识地响应历史报告和模式阈值[19，20]。工业4.0在最近的传感器技术进步中得以蓬勃发展。 为了检测异常行为，传感器 都是用过的制造工厂这假设机器故障可以在系统停机之前被检测到并修复。与故障相关的压力和财务压力也为工厂操作员和管理员节省了。设备维修工程师的地位也发生了变化，因为可预测的维护使他们能够在购买适当的部件之前访问现场。他们将从任何位置收集传感器数据，并利用这些数据将问题归类为必要的部分使他们的工作更加有效和成功[21，22]。未来的智能工厂将依赖于现代计算机模型，例如相互连接的移动和交互系统。人工智能、云计算和数据处理也可以提高工业机器人的可靠性。工业4.0机器人旨在实现最佳性能和零停机时间。当机器人使用更多的传感器时，它们变得更不容易受到干扰，并且是数字连接的。非程序化的工厂停工是当今生产不合理的最常见原因之一。通过一组实时AI和计算机网络，实现以前手动活动的自动化正在被工业4.0所推动工业4.0融合，帮助工厂获得更好的投资回报[23包含工业4.0特征将有助于理解业务的整体影响和自动化的重要性。机械组件使工业4.0变得至关重要，因为它使制造商能够更好地了解自动化如何提高工艺性能，产品质量和安全性。此外，考虑当它发生时会发生什么的能力是预测性的预测。AI将在未来的这一阶段发挥重要作用。赋予机器人的知识水平各不相同，例如例如抓爪摩擦、臂位置、发动机温度或振动。工业4.0对机器人行业意义重大，因为它对最终用户的输出发生了变化。这些观点将进一步提高整个制造链的性能和可靠性，从工程和调试到运行和维护。工业4.0只是基于通过网络收集的数据工程师需要理解数据并实施人工智能来增强流程[26人工反馈和定制对于工业电力自动化非常重要，而工业4.0使这一点变得更简单。借助智能手机和平板电脑等便携式设备，监管人员可以指导机器人操作，并绕过主流技术。 它鼓励制造商在一个快节奏的处理世界中保持灵活性，在这个世界中，他们一直与计算机或固定数据系统联系在一起。工业4.0是设备增长和发展的一大步，数百年来，它已经在生活质量方面取得了开创性的生产力进步。工业接受任何数字化变革，并增加智能制造，智能工厂和物联网应用。增加了机器的网络访问，并将其与整个供应链可视化计划相关联。自动化技术的快速发展有助于提高生产力和更多的移动工作流。我们已经进入了现代工业4.0时代，这将通过更智能的机器人和计算机视觉技术重新定义工业物联网所承诺的优势[29，30]。随着自动化和生产数据共享方面的新技术和发展，各行业迎来了下一个里程碑。第四次工业革命涉及将网络物理技术纳入主流，并将其置于生产的最前沿。工业4.0开发了网络物理结构，以数字方式监控物理世界，并在可扩展和有组织的工厂中进行分散选择。工业自动化和效率背后的技术对于考虑和帮助人类与计算机协调至关重要。完全自主的机器人系统组装组件，在工厂中指导它们，并确保满足质量水平[31，32]。1.4. 关于Robotics泵和电机等机器人模块在许多汽车工厂中高速安装。 机器人还执行任务，安装挡风玻璃和车轮组件，以最大限度地提高性能。机器人被制造成适合于移除程序例如通过其高精度和可重复性进行修整和切割。这可以采取切割材料、塑料模制品和压铸件移动自主机器人，这是一个扩展的自主驾驶车辆（AGV），历史上在制造中心使用视觉系统和专有算法在工厂和仓库等区域进行操作。收货和发货一直都是手工操作。更糟糕的是，许多供应商和经销商M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5861近年来改变了物流政策。它将店内工作转移到工厂或配送中心，在那里订单完成成本增加[33对于现实世界的运动和操纵任务，机器人依赖于致动器系统，如直流发动机，伺服电机，步进电机，所选组件必须满足机器人的操作规范和架构要求。机器人设计师目前专注于试验方法和确定驱动器尺寸时的错误。为了满足性能标准，零件尺寸被反复增加。单点运行速度/操作扭矩用于确定执行器的尺寸。包括最新的智能技术在内，移动机器人已经具备了可以增加协作的新功能。它使客户端/用户能够直接从任何机器人网络计算机监控定位，定位和导航操作[36，37]。长期以来，汽车行业一直是机器人解决方案的主要消费者，这是由于需求量大，生产单位范围小。然而，由于机器人技术的发展，电子产品正在增长，如金属，橡胶和塑料，食品制造，甚至制药。自主移动机器人位于仓库周围移动包裹。这些不需要任何设备的移动车辆-操纵装置有各种尺寸和有效载荷。它通过各种安排、车载信息和复杂的路线准备在正确的时间运输正确的位置[38，39]。机器人可用于装载和卸载数控机床时，他们的工作和不安全。如果定期进行，它们也可以是一个巨大的效率来源，减少停机时间。机器人在汽车工业中已经使用了很长时间，今天在许多领域都有使用。机器人和产品的制造是一种自然的合作。机器人技术在当今生产领域的作用非常重要。在任何旨在实现最佳性能、保护和竞争优势的运营中，自动化制造解决方案都应该是一个核心要素。生产机器人使日常工作自动化，将错误率降至最低，并使人们能够专注于业务制造机器人发挥着各种各样的功能。开发中的自主机器人需要进行大量重复用于帮助人类进行更复杂活动的机器人技术提供了其他工业自动化解决方案。机器人执行重型部件，以便举起，保持和移动沉重的包装制造机器人过程自动化使企业能够保持国际竞争力，为外包提供了一种可定制的，可持续的替代方案，并填补了招聘所需职位可能具有挑战性的地区的能力差距。开发机器人使工人能够专注于创造力，生产力和其他动态过程，为增长和繁荣奠定基础。这提高了工作人员机器人可以避免枯燥、世俗和不健康的重复性活动，并提供更合适的角色，如工程、编程、管理和机械维修。机器人解放了劳动力，使企业能够利用员工的才能，市场的其他方面。国内企业可以通过自动化在价格上与公司竞争。制造机器人提高了效率，使企业能够依靠更重要的合同生存。在绿色制造变得越来越必要的环境中，机器人节省资源，因为不需要气候调节或照明设备，并且产生更清洁的区域[45，46]。工业4.0是一个以物联网原理为指导的自动化开发系统，它通过物体，设备和计算机的链接网络相互交互。机器人的活动可以协调和自动化，甚至通过连接到中央计算机、数据库或可编程逻辑控制器。他们可以聪明地完成任务，没有人的反馈。可以使用自主移动机器人在工厂周围运输材料，防止障碍物，与机器人协调，并实时检测需要接管和下降的位置。这种开放的连接性是工业4.0的守护者，特别是对于先进的机械。工业4.0超越了传统的机器连接概念。对于生产商来说，这是一个令人兴奋的机会，因为它提供了自动化的机会，使自动化能够被纳入一个良好的调整过程[47，48]。开门可能是自主移动机器人最简单的例子。通过部件和物体的运输，人类可能已经打开和关闭的门现在必须被连接起来，以允许机器人与它们交互并在搬运时解锁它们。物品。使用自主移动机器人的工厂工人可以在生产工厂之间用托盘将材料转移到电梯中;这些电梯现在可以通过机器人的无线通信自动连接和打开。机器人系统，包括火灾预警系统，现在可以完全集成到工厂中，并应对紧急情况。1.5. 机器人技术的主要好处/效用工业机器人可以同时执行多种功能。设施管理员可以有效地利用工业机房空间，并通过用现有的可编程逻辑控制器（PLC）替换繁重的多核计算能力来最大限度地减少硬件占用空间。机器人已经被大型食品公司整合到食品加工设施中。机器人通过视觉技术、摄像头和人工智能执行各种开发任务。它们能够切割，测量，包装，和测量-什么都做。拥有大量传感器的行业将实时跟踪机械和制造过程，以避免异常的输出和服务。机器视觉机器人可以精确地执行复杂的光学过程。 显微结构缺陷或轻微的颜色差异可以立即检测和纠正，以维护性能质量[49，50]。自动化正变得比标准化更可靠。 机器人经过精密设计，可以在没有人为错误因素的情况下持续提供输出和服务。几十年来，该行业一直在使用机器人。机器人配备激光器和摄像头，可实现高精度焊接。自动化的可靠性使生产商能够减少制造链中的总浪费当机器人系统可以升级或重新分配时，M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5862市场模式进展，以完成新的活动。虽然这看起来是一项昂贵的初始投资，但工业机器人通过降低劳动力成本和缩短生产周期，很快就能收回投资。运营和服务的长期成本将低于从事相同职责的员工。在机器人手臂的末端，安装智能摄像头打开了一个广泛的应用，因为手臂将移动被检查的组件监控多个参数。机器视觉结合了各种创新，为基于机器人的检查和指导提供图像采集和解释的实际结果。快速发展的机器视觉检测是用于评估表面毛刺、颜色或存在/不存在。汽车工业一直是工业机器人的主要驱动力，使用当今使用的大多数机器人。汽车制造业中最常见的机器人活动是车身焊接。在这个过程中，两个金属碎片在一个点处熔合，形成两个部件的组合熔合。在两个相对的电极之间传输高电流和低电压，在两个相对的电极之间安装要连接的部件[51机器人在几乎任何情况下都可以在一天中的所有时间内运行，以帮助制造企业实现更高的生产力，更高的吞吐量和更高的利润。虽然自动化改变了工作的本质，但它为制造业创造了巨大的利润机会。协作机器人是自动化机器人最常用的形式之一。随着技术的成熟，协作机器人在生产中变得更加灵活，并能执行创新任务。或者，现代传感器设计和算法已经得到改进，以确保早期的机器人更适合大批量，最小的变化，以便它们可以用于新的用途。因此，机器人在越来越多的行业甚至工厂中得到越来越多的应用在过去的几年里，自动化已经成为许多行业的标准[54，55]。机器人通常用于几个行业，以应用密封材料绳或粘合剂。待施加的物质呈液体或糊状。它被放置在一个坦克和泵到应用枪，其中持有的机器人，控制投射的材料流。此外，机器人还用于汽车行业的螺丝、装配、标记、操作和质量控制。工业机器人通过自动化生产帮助不同的制造业部门最大限度地提高效率并提高产品质量。拣选、包装和装箱都是必须正确完成的任务。 可以同时进行劳动密集型和耗时的工作。期望人类以无限的能量储备运作是不切实际的。此外，人们在作业中会犯错误[56，57]。1.6. 机器人物联网（IoRT）物联网还与监控摄像头或可穿戴心脏监测器等连接设备相关联。制造机器人的物联网集成被认为是IoRT的互联网。这种集成可以帮助跟踪周围的活动，融合传感器数据，使用 本地和分布式的信息来决定行动方针，并在现实世界中的对象。通过物联网，机器人可以自己智能化，从传感器收集数据和值，并存储或中继收集的实时数据[58机器人技术和物联网是由几个相互关联的野心驱动的。物联网专注于无处不在的传感、控制和记录服务，而机器人社会则专注于开发、参与和自主行为。将两者结合起来，建立一个机器人物联网将带来巨大的好处。可以强调的是， 机器人技术将生产线的错误降到最低，提高了效率。它创造了一个主要的竞争优势，并通过自我纠正，持续学习和不断改进的工作流程超越工业4.0 [61，62]。机器人技术的发展继续使机器人技术变得更加可用和可定制。机器人学是一种有用的方法当计算机学习、模拟和计算可以应用于实现更大目标的单个机器时。各地智能技术连续体，所有计算机和车辆重型设备每天都变得更加智能。借助现代人工智能算法，我们周围的技术不断适应我们的欲望和习惯，以更好地支持我们。1.7. Cobots协作机器人被称为cobots，能够与人类进行交互。这种伙伴关系旨在健康地提高人的能力。相比之下，不假设人机合作的机器人部署通常独立于人类工作，并保持在封闭的环境中。它们也可以被设计成在人接近机器人操作设施时中断。它会导致服务或输出的不必要延迟，这可以通过使用协作机器人来防止。协作机器人可以控制世界，并与人类在同一设施中共存，而不会失去效率或保护[63，64]。在无人设施中的协作机器人不需要像接近人类的协作机器人那样多的照顾。对高信号的需求，因此，在更加安全关键环境中，协作机器人需要高带宽、低延迟和通过鲁棒计算的快速决策能力。5G提供有效的网络分配，确保所需的运营水平，从而优化移动网络的资源使用。关于机器人如何模仿人类手势和选择的研究正在进行中。另一方面，人工智能的算法可以找到比人类更好的答案。机器人行业中协作机器人的合成正在许多不同的领域进行。更快的响应时间、更准确的运动模式、对准能力、人类模仿能力-所有这些因素都导致了协作机器人生产的进步。此外，脑机接口是一个引人入胜的环境，近年来取得了长足的进步。当大脑脉冲可以如果这些信息被高精度地解释并传输给机器人，它们将以完全不同的方式与机器人一起工作。在人类需要与机器人密切接触的情况下，协作机器人提供了最大的好处。它涉及人类与机器人的伙伴关系，其中人类指导机器人，控制过程，甚至向机器人学习。 当涉及到cobots和5G设备时，有一个精确的配合。 协作机器人的主要特征之一是服务规范的一致性，这在时间和意义上有所不同保护区M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5863这取决于障碍物的位置、人类对同一设施的接近度以及机器人移动的速度为了使控制系统做出响应并及时做出决策，例如停止协作机器人运动，快速有效的通信至关重要[67任何现代技术的大量使用都是该行业的一个问题，因为该行业正在部署协作机器人。设计过程中的两种机器人自动化都经过传统的确认和校准。在最好的情况下，数据驱动的方法在运行时修改。在这里，协作机器人为过程工程师提供了教协作机器人如何执行任务和适应活动的机会，时间，使人工智能进步。协作机器人还可以实时决定几个问题，并可以寻找更多的空间。这涉及到跨越需要计算资源、可信赖的网络和现代机器架构的大型图表。最近的技术，如数据连接，并行处理，边缘计算和人工智能分布，可以通过协作机器人和稳定有效的交付快速决策[71协作机器人的商业用途的一个问题是，技术复杂性不足会阻碍协作机器人的市场引入。Cobot技术包括硬件架构，传感器和执行器，有效的信息传输，视频处理和准备，以及用于保证各种人工智能领域解决方案的安全性，可预测性和安全性的技术。Cobotics是领先的智能工厂创新之一，使全球生产市场具有竞争力和生产力。与传统机器人不同，协作机器人重量轻，易于配置协作机器人Cobot通常用于一系列领域，如生命科学，汽车，工程，电子，航空航天，包装，化工和医疗保健等。保留人类机器可持续份额的机会可以使许多这些企业受益于竞争对手。协作机器人使用简单，同时可靠，安全和准确的事实也是有利的。总的来说，协作机器人的成本比同类机器人低，并且可以产生更稳定的效果。相比之下，一些机器人集成商并不害怕协作机器人革命[77，78]。将Cobotics纳入工业4.0显然可以得出结论，这将是我们一生中最具破坏性的事件之一。先进的机器人技术及其机器视觉关系对工业4.0非常重要，并影响到每个制造过程阶段。在工业机器人中，机器视觉发挥了至关重要的作用，两者相互关联。对这一发展的主要解释是，相机在工业环境中变得更加强大和精确。虽然机器人技术已经进步，但摄像头可以让机器人看到周围的东西，这带来了一些最有利可图和最有效的好处2. 工业4.0实施图1反映了在实践中实现工业4.0理念的许多关键机器人方面。它包括实时功能、历史趋势、启动和停机监控、PLC和其他几个报警、关键性能等。这些提出的基于机器人的方面进一步实现了机器人实用程序，同时贯穿整个工业4.0文化。这些特殊功能也为有效和精确地实现工业4.0文化提供了基本基础[82，83]。机器人技术的进步使新业务更加可靠和安全。自主机器人、协作机器人、交互式自主智能机器人、类人机器人、移动机器人、云机器人、拾取和放置机器人以及机器人群构成了最具代表性的机器人图1.一、工业4.0 的 各种关键机器人方面。M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5864影响发展的技术。机器人的使用提供了更大的准确性和耐久性，并提高了 快速打造个性化机器人机器人通常鼓励人力资本专注于其他高优先级或不可重复的活动。 在工业4.0中，由于网络化而产生的信息流引发了关于稳定性、开放性和隐私性的问题。随着生产流程变得更加个性化和适应性强，数据处理活动可以显著影响品牌在店内外的吸引力。 因此，为了阻止对重要工业基础设施的网络攻击，必须使用机器人技术安全地传输和检索机密工业数据。该领域的最新进展包括软件道德和保护、隐私增强技术、智能加密、零信任安全、端到端联系人安全[84-86]。网络保护必须与完整性和保密性相匹配。工业4.0的发展是基础，可以通过机器人技术来加强3. 机器人技术招标的不同工业4.0前景它包括各种工业4.0问题：敏捷装配和制造，培训和学习过程，能源维护问题等方面。 图 2是对机器人应用的几个工业4.0视角的例证。它进一步探讨了提高机智：质量检查，效率，无错误的功能，软抓地力，满意度，快速处理，减少停机时间等。[87、88]。通过集成复杂的实时传感和仿真数据，数字孪生技术可以生成模拟的工业资产模型。任何有希望的数字替身案例都涉及模型驱动编程、虚拟原型和虚拟机验证。数字孪生的使用导致了生产部门的高度整合。数字双胞胎为生产过程的每个阶段提供有价值的见解。工业4.0，也被称为互联工业，人们和机器人可以安全地一起工作，交换知识以改进其运营，从而改善决策。移动机器人和移动机械手提供了构建智能工厂所需的模块化和自动化工业自动化最有价值的商品是通过将尖端智能技术引入机器人技术（如物联网、人工智能和大数据）实现的知识共享在移动机器人时代，ICT和智能技术的融合导致了其工业应用的扩展;这些能力可以处理数据，执行措施并响应各种工作环境这使得移动机器人在计量、质量管理、大型零件或包装服务、清洗、抛光、拧紧或钻孔方面的应用有了显著改善图二. 工业4.0前景的机器人招标。M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）58654. 机器人在不同领域/行业的主要潜在能力先进的机器人技术及其与机器视觉的连接对于工业4.0计划的进展以及生产过程中的每一步都很重要。机器视觉在工业机器人的发展中发挥了不可或缺的作用，两者变得越来越相互交织。这一发展的关键解释是，在强大的制造环境中，相机比以往任何时候都更强大、更可靠。相比之下，机器人技术的增长是最有利可图的，和有效的方法。在机器人手臂中，安装智能相机开辟了许多应用，因为手臂将移动被检查的组件以验证一系列要求。机器视觉汇集了各种工具，从图像采集和解释中产生实际结果，用于机器人检查和指导。为了创建表面缺陷、颜色、存在/不存在，使用机器视觉检查高生长区[92计算机视觉技术可以构建模块，以创建有效的产品测试，质量管理，故障检测和数据收集解决方案。这些功能非常适合生产商提高效率，并以最小的人为干扰执行流程汽车油漆工的工作并不容易，开机是非常有毒的。由于缺乏工作，寻找训练有素、有能力的画家往往很机器人手臂将填补真空，因为每一层油漆都需要耐用性。机器人应该遵循规划的路线，覆盖广阔的区域，并可靠地减少浪费。用于粘合剂、密封剂和其他应用的机器也很有帮助。这种工作类型适合大规模制造机器人。此外，用于较小型生产活动的小型协作机器人也执行机械招标和装卸工作。机器人将在一个动态的过程中导航，不会失败很多次，使其成为切割工人的理想选择这种工作方式非常适合具有力传感技术的轻型机器人[95机器人技术在不同领域的主要潜在能力如下：4.1. 制造在此期间，该技术在制造中发挥了重要作用，以执行所有正在进行的流程。 热金属的轧制将锭锭块制成最终形式如卷和条是金属工业中在制造过程中的电子过程管理的一个例子。 这首先用于钢铁工业，但类似的制造现在用于铝和其他金属。 热轧是在现代钢铁厂中使用机器人在机器控制下进行的。轧制过程需要将大型热金属坯料移动通过由一组或多组大型圆柱形辊组成的轧机，所述辊挤压金属并减小其横截面。为了将铸锭逐渐减小到正确的厚度，需要进行几次道次。每次通过轧辊后，传感器和自动化仪器确定铸锭4.2. 农业农业行业一直在积极努力实施各种机器人技术类型，以提高生产力，同时降低总成本。农民也开始使用GPS引导的拖拉机和收割机。最近，在实验中使用自动化系统，自动化操作，如修剪，间伐，割草，浇水，杂草排斥。4.3. 厨房和家居应用厨房中最奢侈的机器人技术进步之一即将实现。它可以通过智能手机操作，允许机器人在选择食谱和安排预先包装的配料容器后快速有效地烹饪预定的饭菜。Robotics还创建了一个消费者友好版的智能洗碗机和冰箱，其中包括一个智能厨房机器人。4.4. 医疗保健实践机器人技术的进步可以改变广泛的医疗保健实践，包括手术、康复、咨询、患者陪伴和常规任务。医疗保健中使用的机器人仪器并不是为了取代医护人员，而是为了简化他们的工作。在COVID-19大流行期间，该技术用于为受感染的患者提供药品、食品和其他必需品。4.5. 与人类技能工业机器人正处于制造业革命的边缘，因为它们变得更加复杂，速度更快，成本更低，而且它们被要求做更多的事情。它们与更多的人类技能和品质竞争，如检测，经验，记忆和可训练性。因此，他们正在竞争更多的工作，如采摘和包装。长期以来，制造业中的机器人确保了速度，效率和性能。机器人正在改变我们对装配和制造的看法。这是为了在生产和制造环境中传输组件和执行一系列变化的任务而构建的。机器人经常被用来进行危险或不令人满意的人类劳动活动，例如单调的工作，导致疲惫，并可能导致由于模糊的性质而受伤M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）58664.6. 汽车行业汽车工业现在是世界上最先进的工业之一，通过首次在其装配中集成协作机器人技术，进一步提高了其自动化标准。加强工厂工人的能力是为了拥抱交互式机器人。现代机器人技术可以帮助提高工人的效率，并与竞争对手竞争。在汽车行业，机器人的数量预计汽车产量将进一步上升。汽车业务是工业4. 0的第一个组织，在安装方面实施协作式小型机器人技术。机器人以前代替了单次或危险活动的工作站。汽车制造业现在正在引进机器人，这些机器人与人类一起工作，充当助手。汽车行业长期以来一直是并将继续是工业机器人技术最快、最大的采用者之一。机器人的使用方式或另一个几乎在汽车生产的任何方面，并证明是世界上最高度自动化的供应链之一。4.7. 物流及仓库机器人自首次用于压铸以来，已扩展到制造领域。今天，在许多不同的领域，他们执行各种各样的物流和仓库任务。随着传感器技术和软件的进步，机器人在制造业中的应用范围不断扩大。在工厂、仓库和配送中心，包括一些最新和最有趣的机器人。机器人在仓库中设置即插即用功能时更加简单和有用。它们旨在更快地相互连接，并使开发要求更低，前提是以下系统更强大，适应性更强。机器人可以完成额外的任务，同时在不同的装配环境中提供多方面的一致性和鲁棒性。5. 适用于工业4.0员工的不同机器人变体工业利用机器人进行各种应用和功能。这些预期功能进一步增强了正在实施/探索的过程的整体有效性，以实现整个工业4.0理念。图3探讨了在多个层面实施工业4.0文化时特别采用的各种机器人变体。一些主要领域是焊接机器人，材料处理，拾取和放置类型，以及其他各种应用机器人[99，100]。协作、点胶、等离子、点焊型机器人、视觉、冲压机器人、装配、喷涂和布线机器人是实现工业4.0实施的各种需求蒙太奇和检测是工业机器人的主要应用领域。由于这些活动的手工劳动成本很高，预计装配中的机器人技术将会增长。由于机器人可以被编程，装配任务中的一种技术是制造图三. 用于工业4.0实施的各种机器人技术。M.贾维德A. Haleem，R.P. Singh等人认知机器人1（2021）5867多风格批处理和重新编程机器人。另一种方法是将不同的产品类型组合在一个安装单元中每个机器人都需要。在计算机过程控制中，数字计算机用于指导生产过程的过程。而计算机控制其他自动设备过程通常涉及材料的连续处理。在这些操作中，产品通常以气相、液相或粉末相制造，以允许使用机器人在制造周期的不同阶段进行材料移动[101，102]。这些产品通常是批量生产的。由于管理商品的简单性和涉及的大量性，这些业务已经达到了高度自动化。6. 工业4.0背景下的机器人应用机器人技术是一种用于各种发展行业的创新技术。由于工作的重复性和单调性，许多员工在走廊上感到疲惫、虚弱和其他身体不适。这项技术有助于帮助员工有效地履行职责，减少或消除所有身体压力。网络和连接是两个推动工业4.0的最关键因素。各种技术进步，如边缘到云、千兆以太网时间敏感网络、广域低功耗网络、5G机器对机器连接、实时确定性以太网网络、无所不在的无线电接入和统一物联网平台以及零接触网络，使工厂能够引入IIoT， [103-107]工业4.0机器与机器、人机之间的连接和数据传输不断增强，以推动现代工业的发展。网络和连接是促进工业4.0的两个最关键的考虑因素。在这场革命中使用的技术有助于数据传输，并通过这些发展不断增强。表1讨论了机器人技术在工业4.0中的重要应用。只要新设计类型是器械加工产品选择的一部分，则将使用灵活的制造系统进行制造。因此，这样的系统适合于中低需求的商品和需求转移预计会发生。多功能制造方法高度自动化，但仍需要人员进行系统管理，装卸组件，调整工具以及机械维护和维修。机器人技术用于制造业，以创造制造业的灵活性[168检查是机器人在工厂中使用越来越多的另一个领域。当机器人将传感器放置在与工件有关的标准检测任务中时，它决定该部件符合一致性要求。在每个工业机器人应用中，都需要单独的臂端工具、基本范围和有效载荷，并且这些工具是灵活的。它拥有庞大的库存和工作单元，使我们能够轻松整合。工业界长期以来，它在认真使用现代技术方面表现出色[1747. 3D打印和机器人3D打印与工业机器人的结合对工业4.0来说是有希望的。这些新兴技术为数字化和智能制造提供了更好的解决方案。工业机器人和3D打印可以通过在不同的制造阶段为机器人手臂配备材料沉积头和工业机器人辅助3D打印来实现。这些设备是自动化的，以提高工厂的地板生产力。机器人技术还可用于自动化3D打印产品的后处理。这些技术有很大的能力来生产大型项目[178具有多轴机械臂的机器人3D打印机可以可以在不同的方向上移动，并以不同的角度进行3D打印，并产生复杂的设计。更好的材料管理是机器人技术和3D打印技术的结合。因此，机器人3D打印代表了一种更可持续的制造方法。建筑行业可以从机器人3D打印中受益最多。这使得设计师和建筑师可以尝试不同的形状[182因此，为了构建巨大的金属三维物体，3D打印机与一种手持焊接设备的工业机器人。如今，先进的技术变得更加有效，适应性和精确。在过去的几年里，装配线已经进行了一些改进，以支持工人8. 关于拟议研究的讨论第四次工业革命和新的智能技术是传统生产工艺和市场的不断变革。主要重点是使用大型机器通信设备，如机器对机器和物联网，增强自动化，增强通信和跟踪，以及可以在没有任何人为参与的情况下评估和诊断问题的智能机器。目的是更好地沟通和自我监督。硬件包括服务机器人、全方位网络和通信技术、施工控制和管理系统、配备传感器的电源管理系统、云和领先的基础设施、智能设备管理、可穿戴网络和智能应用程序。远程诊断，检查，甚至相关产品的维修允许更忠诚的客户连