我國機器人技術路線圖和機器人產業(yè)“十三五”規(guī)劃,力爭到2020年,形成較為完善的工業(yè)機器人產業(yè)體系,高端市場占有率達到45%以上。
隨著人口紅利逐步消失,我國已成為全球最大的工業(yè)機器人市場。目前國內在建機器人工廠超過30個,未來10年將是國產機器人的黃金發(fā)展期。
隨著工業(yè)機器人的發(fā)展,以及機器人智能水平的提高,工業(yè)機器人已在眾多領域得到了應用。目前,中國工業(yè)機器人的使用主要集中在汽車工業(yè)和電子電氣工業(yè)、弧焊機器人、焊接機器人、搬運機器人等在生產中被大量采用。
工業(yè)機器人的應用,使工業(yè)產品的生產效率、生產成本及產品質量均有所的提高,也在一定程度上促進了我國制造業(yè)的轉型升級。同時隨著中國人口紅利的消失,中國經濟發(fā)展步入“新常態(tài)”,制造業(yè)由“低端制造”向“高端制造”轉移等現象的出現,也增加了工業(yè)機器人的使用。
工業(yè)機器人和人相比的優(yōu)點不用贅述,因為這些點往往是任何一個自動化設備都享有的,比如質量穩(wěn)定,不會辭職,不介意危險骯臟乏味的工作等等。下面我們將從技術角度,談談工業(yè)機器人當前的優(yōu)劣勢。
1.通用性
工業(yè)機器人可編程,支持多自由度運動,因此應用較靈活。雖然不及人類,但相對于很多工業(yè)自動化常見的專機(專為一類工業(yè)應用或一家客戶定制的機電集成方 案),工業(yè)機器人還是靈活多了。工業(yè)應用改動不太大時,是可以通過機器人重新編程來滿足新的需求,而無需在硬件上再做大量投資。但相應的,它的相對不足會 是效率。畢竟專機是為一個應用定制的,因此雖犧牲通用性但實現了效率優(yōu)化,在產量這個客戶非常關心的指標上能完成地很好。
2.機電性能
工業(yè)機器人普遍能達到低于0.1毫米的運動精度(指重復運動到點精度),抓取重達一噸的物體,伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機 上一些“瘋狂”的加工要求,但對絕大部分的工業(yè)應用來說,是足以圓滿完成任務。隨著機器人的性能逐漸提升,以前一些不可能的任務也變得可行起來(如激光焊 接或切割,曾需要專門的高精度設備來指導激光的走向,但隨著機器人精度的提升,現在也變得可依賴機器人本身的準確運動來代替了)。但相比傳統(tǒng)高端設備,如 高精度數控機床,激光校準設備,或特殊環(huán)境(高溫或特低溫)設備等,工業(yè)機器人尚力不能及。
3.人機合作
傳統(tǒng)的工業(yè)機器人是關在籠子里工作的,因為它實在危險(想象一個抓著幾十或幾百公斤的家伙以四米每秒的速度甩著,誰也不想靠近吧)。主要原因是一般機器 人,基于成本與技術的考慮,不會集成額外的傳感器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰),它只會“傻傻”得照著人類編好的程序日復一日的動著,除非有外 部信號告訴它停止。所以常見的方案就是為機器人配備籠子,當籠子門打開時,機器人收到信號便自動暫停。
對安全的考慮,自然給機器人集成帶來了很多額外的成本,籠子可能并不貴,但畢竟要為此仔細考慮產線排布,增加產線面積,改變人機合作方式等,從而影響生產效率。所以最近比較受關注的工業(yè)機器人都 以能安全地和人一起工作“為榮”,而從產業(yè)需求看來,已通過傳統(tǒng)工業(yè) 機器人解決了對精度速度重量等自動化需求后,也的確是時候開始滿足人機安全合作了。
4.易用性
傳統(tǒng)機器人的工作本質就是不斷地走一個個的路徑點,同時接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具,輸送線等合作)。而指導機器人這么做得過程,就是機器人編程。幾乎每一家領先公司都有自家的編程語言和環(huán)境,從而需要機器人操作者參加學習培訓。當機器人適用范圍增廣后,這個成本開始顯現了。
這些廠商是有理由維護自家的編程環(huán)境的,一來工業(yè)機器人四十年前就開始規(guī)?;隽耍菚r還沒有什么面向對象等現在廣為熟知普遍認同的主流先進編程理念, 二來萌芽階段自家技術難免會和競爭對手不同,維護一個編程方式也無可厚非,三來因為他們的大客戶往往也是傳統(tǒng)的工業(yè)大客戶。
當然在業(yè)界,大家早已思考編程可否做的直觀簡單些,但在傳統(tǒng)廠家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼,3D圖像,虛擬現實,iPhone等等),一直沒什么商業(yè)實用進展,以至于大家再聽到“簡易編程”等關鍵詞都想吐了。
但慶幸地還是有后來者敢于挑戰(zhàn),也從零開始做出成就,并成為被認可的賣點。
不管怎么,機器人的易用性開始得到重視,如何能讓人不經任何(或過多)培訓,就能像玩iPhone一樣很快玩轉機器人,已經變成大廠商們開始大力投資的方向來。
5.成本
機器人的成本從小型號的幾萬RMB到大型的上百萬RMB都有。這個成本自然低于高端專業(yè)制造設備,但也可能會高于國內小集成商們拼湊出的自動化方案來。 但從一直來西方工業(yè)界及近幾年國內制造業(yè)對機器人的歡迎程度看來,說明機器人自動化的經濟優(yōu)勢普遍到了一個臨界點,超過了其他替代方案(人工,或專機), 看來這個成本還是值得的。
其實要走傳統(tǒng)機器人的老路,那硬件成本降低空間不大。工業(yè)機器人基本是一個開環(huán)的運動機構,靠的就是電機和齒 輪箱的高精度配合。而大部分領先廠商的這些關鍵零部件都是從日本幾家廠商那買的,(這也是國內公司自己制造的機器人,買同樣的零部件,也不會便宜多少,因 為日本廠商不會為了你這點量給多少折扣)。除非中國零部件制造商能靜下心來,努力追趕上日本人的技術,從而以價格優(yōu)勢打破多年來的壟斷,才能真正促進國內 機器人廠商的發(fā)展。
另一個就是另辟蹊徑,追求其他技術和市場。
6.智能性
之所以將智能型放在最后一點,因為相對現在市場對機器人的主流需求(即強,快,準),它暫時還不是最迫切的。這也體現了傳統(tǒng)工業(yè)機器人的優(yōu)勢(任勞任怨,保質保量,是個“干活”的好手)和不足(但很“笨”,老得讓人教)。
但不代表智能型不重要,相反企業(yè)已經開始做技術投資了。比如怎么讓機器人更好的理解人的指揮意圖,相對自主的去理解并規(guī)劃任務,而不需一個點一個點得讓 人告訴它怎么走;如何讓機器人在外圍環(huán)境發(fā)生變化下(光線變暗影響圖像識別,傳送帶上物品有損壞需要特殊處理)自動適應;如何通過觸覺視覺聽覺等感知判斷 零部件的裝配質量,等等。
7.人才匱乏
工業(yè)機器人順應時代發(fā)展,行業(yè)前景廣闊,然而,該領域人才供需失衡的矛盾正日益凸顯。一方面是機器人廠商、系統(tǒng)集成商以及汽車加工制造業(yè)求賢若渴,另一方面是人才供給不足,難以滿足企業(yè)用人需求。
究其原因,主要是相對近年來國內機器人產業(yè)所表現出來的爆發(fā)性發(fā)展態(tài)勢,高校、職校等培訓機構的課程設置仍然滯后,盡管一些機器人廠商提供相關培訓,卻 存在品牌針對性過強,推廣力度不足、配套設施不足以及培訓網點有限等短板,難以達成系統(tǒng)的教學流程,尚不能與全國各地求學者的需要很好地契合,導致眾多有 志投身機器人行業(yè)者求學無門。