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工业机器人:产业革命新推手

2015/2/26    来源:e制造    作者:梁飞      
关键字:工业机器人  智能化  AGV  工业4.0  
近期,美国华尔街盘点了最可能被机器人取代的十大工作,从制造企业员工到仓库管理员,从银行员工到超市收银员,从军队士兵到职业记者等,统统包含在里面。

  近期,美国华尔街盘点了最可能被机器人取代的十大工作,从制造企业员工到仓库*,从银行员工到超市收银员,从军队士兵到职业记者等,统统包含在里面。经过盘点,发现在诸多行业中机器人完成工作的速度和质量,已经远超人力所为。

  其实,在机器人市场消费领域,中国已和包括美国在内的全球发达国家处在同一起跑线上。结合中国产业转型的现实,未来引领潮流的可能性更大。但是,中国机器人产业在制造领域的应用仍处在产业链的底端。中国制造要想快速走出去,必须加快智能制造的步伐。而它的步伐能迈得多大,更是在较大程度上取决于机器人在制造领域多个行业的拓展局面有多宽广,及其在企业用户应用中的高端化、精益化程度有多高。

  世界在博弈

  国际环境下, 机器人掀起热浪。服务机器人呼声高涨,工业机器人更是声浪压过一切。看似嘈杂声中鱼目混珠,但在制造领域不乏主流声音,政府的、专家的、企业的,以及用户的有关制造业信息化、网络化、智能化的议题源源不断,而以机器人为核心的智能制造更是上升到诸多国家产业战略的高度。

  走到前沿

  这是一个信息浪潮与科技浪潮交错融合的时代,移动互联网、大数据、云制造等各种新词汇不断涌现,适应信息潮流随之而来的即有诸如德国工业4.0等更为猛烈的产业趋势。二者在相融交错过程中,开始对新的行业和老的行业进行重新洗牌,包括3D打印、智能汽车、航空航天、轨道交通开始新的崛起,并受到德国、美国和中国等国家的高度重视。透过这些表象,世界制造的本质隐隐露出脉络。以人为中心,数字化、网络化、智能化的深度融合正成为世界制造的愿景。

  智能化的世界制造, 是怎样一个愿景?

  简言之,信息技术催生了制造市场的多元化,而市场又决定了智能制造势必成为主流。既如此,智能制造模式下,世界大环境又是如何?

  站在世界前沿,谷歌公司的收购、欧美中小企业对智能产品的青睐或已掀开世界制造领域的冰山一角,那就是以智能制造为核心的机器人产业业已崛起。

  毋庸置疑, 作为衡量国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,机器人产业越来越受到世界各国的高度关注。世界主要经济体也纷纷将发展机器人产业上升为国家战略,并以此作为保持和重获制造业优势的重要手段。美国在2011年推行的先进制造业中明确要求通过发展机器人重振美国制造业,并凭借信息网络技术的优势,开发新一代智能机器人。不甘落后的日本也反应极快的制定了机器人技术长期发展战略,并作为该国七大重点扶持产业之一。同样,欧洲也提出2002~2022欧洲机器人研究与应用路线图,用以作为欧洲机器人发展的战略指导。发达地区及国家以外,还有印度制造、泰国制造等,都有机器人战略的推出。

  战略背后

  各国政府集中打机器人这张牌作为支撑其国家战略的支柱。而战略博弈的背后究竟蕴藏着什么样的价值?以德国工业4.0为引子来说明这个问题。

  德国为什么提出工业4 . 0 ? 从德国的视角来说:内部环境下,其工业发展的自动化水平已经上升到一定的高度,加速智能制造的进展已成为必然的需求。机器人的普及化及智能化应是一个水到渠成的过程。而外部环境的变化更是一日千里。在信息技术支撑下,全产业链布局及优化已成为全球制造企业抢占发展机遇的关键时期。美国的先进制造,日本等国的国家机器人战略,及其异军突起的中国制造,促使德国制造必须加快自身发展步伐。

  从德国制造推而广之, 世界制造面临新的劳动分工。更关键的是,制造业发达国家的工厂自动化水平已达到普通工人甚或普通机器人逐渐被智能机器人替代的阶段;再如中国因人口红利的结束也意味着机器人的潜在价值将在制造领域显现出来。

  但是机器人市场遭遇一个非常尴尬的局面。是什么?具体讲现在的多数工业机器人速度、精度等诸多方面却有待提升。一个简单的例子就是需要机械手的灵巧性工作,市场上的多数机器人一般干不了,而实际上企业70%以上的工作是靠手来完成。而近日由国外某机器人厂家生产的机器人,具有较为敏感的视觉和触觉,及用特殊的软性材料制作而成的灵巧双臂。国内某电子消费品企业引入该机器人,并在生产车间配备了创新的力传感技术后,该智能产品很快显示出其柔性手臂的灵活性,加以视、触觉的配合,能够在人机互动中较大程度地保障操作人员的安全。这样的产品,近日在电子行业引发极大的市场效应。

  战略博弈的胜家是谁?市场会给出最权威的答案。

  国内劣势所在

  我国从1970年代开始发展机器人,但是直到2003年,机器人企业都处于萌芽时期,产量仅是千余台。2004~2008年,国内机器人才算得上起步,也不过万台左右。2008年后,中国机器人产业苗头凸显,并于2013年成为全球最大的机器人市场。

  不过,有量还须有质。跟发达国家相比,我国机器人产品还存在较大差距。2013年,我国自主品牌工业机器人仍以中低端的坐标机器人、平面多关节机器人为主,高端的六轴机器人在全球的比重还不到6%,而外资品牌的多关节的机器人却占到中国机器人销量比重的62%,自主品牌产品更是远不能满足制造领域多个行业的发展要求。

  更大的难题在于,中国机器人正处在产业转型的拐点,即世界制造的大环境下怎么利用自身的后发优势崛起?其实中国机器人产业欲达到崛起的目标,最迫切解决的问题有两点:

  首先,中国制造必须走出国门,只有这样才能消化中国诸如高铁、航空、基础装备等方面的智能制造优势。再次,工业互联网对传统行业的重新洗牌,以机器人为核心的智能制造的浪潮要能跟得上制造业发达国家。做到这两点,绝非一日之功,也不是毫无可能。而要做到这两点,认清自身软肋所在,方是最本质的要求。

  国产机器人的软肋何在?核心技术没有突破、产业布局举步维艰、行业应用极其狭窄当是主要方面。认识到不足与差距,并有步骤地制定机器人产业发展策略,将是中国制造领域跨越发展的重要推手,更意味着中国制造企业在新的产业革命时期的崛起。以下对此做一个展开的论述:

  核心技术不足现阶段, 我国机器人产业处于机遇与挑战并存的阶段,面对复杂的国际、国内竞争形势,机器人的技术和制造能力能不能应对这场竞争?习总书记在2014年两院院士大会中指出,要从战略的高度把中国机器人企业的水平提上去,而且要更可能多地占领市场,眼下要抓紧谋划,扎实布局。

  目前,中国机器人厂商大都停留在组装、仿制阶段。很多企业就是把国外的产品拆开后,按照产品构成来通过买材料组装。出现这些问题的根源在于没有掌握机器人的核心零部件技术。正如中国工程院院士杨华勇在广州机器人大会所指出,中国机器人产业创新能力薄弱,关键部件受制于人,产品可靠性低。

  众所周知,标准意义上的工业机器人是由6个转动轴组成。第一轴位于机器人下方底座的位置,相当于人的腰部。有厂家的产品这个部件可以做到正负185度,即超过了360度;第二轴叫联接臂,相当于人的躯干部分;第三轴叫手臂,也相当于人的手臂;尾部的部分统称腕关节,含四、五、六轴,它们构成了万向转动的关节。而要对这样一个六轴机器人驱动,须由控制柜来完成。它也是控制的核心部分,相当于人的大脑,是一个思维机构。而执行机构则是伺服驱动器。这些部件都在控制器里面。

  但是,中国机器人厂商对控制器的研究处于世界较低水平,靠自主研发满足用户需求还有较长的路要走。

  北京航空航天大学教授王田苗的统计更加直观地表明这一点:目前,国产机器人中80%~90%使用国外减速器,60%~70%使用的是国外电机、40%~50%使用国外控制器。这等于说国内机器人能做的就是外壳,核心部件全都是国外的。这就增加了成本,使得国产机器人在竞争中处于劣势。

责任编辑:陈浩
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