上世紀90年代，美國選擇了信息高速公路的科技發(fā)展戰(zhàn)略，而日本選擇了人工智能和機器人。經(jīng)過20年，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度遠遠超過機器人，而美國也站在了科技時代潮流的巔峰。

　　今天，互聯(lián)網(wǎng)依然是主流，然而越來越多的人士卻預(yù)測機器人和自動化技術(shù)將是下一步改變世界的革命性技術(shù)。富士康100萬臺機器人計劃就呼應(yīng)了這一預(yù)測。機器人時代來臨毋庸置疑。那么，此時此刻，中國的產(chǎn)業(yè)界是否已經(jīng)做好準備?IT企業(yè)是否能使機器人更加智能化?賽迪智庫裝備工業(yè)研究所所長左世全告訴《中國電子報》記者，我國本土機器人企業(yè)掌握的技術(shù)成熟度還不夠，可靠性還要加強。來自四大機器人企業(yè)之一的ABB集團中國機器人事業(yè)部精密組裝部負責人張暉則告訴記者，工業(yè)機器人是一個機電一體化的行業(yè)，IT企業(yè)可以發(fā)展先進的人工智能軟件系統(tǒng)。

　　中國需求正在激增

　　預(yù)計到2014年我國工業(yè)機器人需求量將達到3.2萬臺，成為全球最大的需求國。

　　工業(yè)機器人通常由3個部份組成——機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)與智能系統(tǒng)。機械系統(tǒng)包含驅(qū)動機構(gòu)(如：液壓式、氣動式及電動式)及執(zhí)行機構(gòu) (由基座、腰部、臂部、腕部和手部組成)。手部又被稱為末端執(zhí)行器，視工作用途可以是夾爪、焊槍或噴嘴。控制系統(tǒng)負責計算手部在工作上所需的空間坐標定位、配合基座、腰部、臂部與腕部上的關(guān)節(jié)軸組轉(zhuǎn)向，決定機器人的工作姿態(tài)。智能系統(tǒng)是通過計算機軟件運算，決定手部最佳的點對點或連續(xù)移動路線，及進行干涉分析以避免與工件、夾具和其他設(shè)備發(fā)生碰撞，并快速地輸出工作程序，指揮控制系統(tǒng)達成所需的工作效果。

　　西門子工業(yè)軟件(Siemens PLM Software)亞太區(qū)市場部數(shù)字化制造市場經(jīng)理雷偉鳴告訴《中國電子報》記者，總體而言，今天的工業(yè)機器人是一個集成機電與計算機軟件的系統(tǒng)，企業(yè)須掌握良好的機械、伺服電機、精密減速器和傳感器系統(tǒng)的工程設(shè)計及分析能力，掌握綜合的計算機仿真、可視化和編程實力，并充分了解應(yīng)用行業(yè)的工作準則及需求。

　　我國工業(yè)機器人起步于上世紀70年代初期，經(jīng)過20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的適用化期。從開展工業(yè)機器人研究至今，中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷進步中。

　　左世全告訴《中國電子報》記者，近些年，我國先后涌現(xiàn)出新松機器人、博實自動化、埃夫特(奇瑞裝備)、巨一焊接、廣州數(shù)控、沃迪、青島軟控等近60家從事工業(yè)機器人生產(chǎn)的企業(yè)，但產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用程度較低，多數(shù)處于幾十臺的生產(chǎn)規(guī)模。

　　就應(yīng)用情況來看，近3年市場需求激增，并且由汽車產(chǎn)業(yè)向電力和電子、機床、化工等諸多領(lǐng)域拓展，市場需求空間大。2010年開始我國工業(yè)機器人需求量激增，比2009年增加了1.7倍，2011年比2010年增加51%，預(yù)計到2014年需求量將達到3.2萬臺，成為全球最大的需求國。這主要是因為我國勞動成本快速上漲，一些企業(yè)開始用工業(yè)機器人替代人工。

　　國外品牌占據(jù)大部分市場

　　中國80%的市場份額被ABB、FANUC、安川和KUKA四大企業(yè)占據(jù)。

　　近年，機器人的普及化應(yīng)用，已經(jīng)由初期的單一機器人工作單元，發(fā)展為多個機器人的工作群組，甚至能組成完成整個制造流程的生產(chǎn)線。

　　談到國際國內(nèi)的差距，雷偉鳴告訴《中國電子報》記者，國際與中國市場對機器人性能的關(guān)注都有共同點，如工作空間大、速度快、響應(yīng)時間短、精度與可靠度高、自重輕、持重大、靈活性高、操作者界面改進、模組化、離線編程(OLP)、節(jié)能、操作成本相對低等條件。

　　但是，由于人工勞動力成本的差異，中國市場對應(yīng)用機器人執(zhí)行生產(chǎn)工作時，仍會使用人工進行上料、下料及堆垛的工作，造成自動化水平不夠高以及機器人與人工勞動力比例較國外市場偏低等現(xiàn)象。據(jù)國際機器人聯(lián)合會數(shù)據(jù)顯示，中國2011年的這一數(shù)字是21臺，國際平均水平是55臺，其中美國是135臺，德國是251臺，日本是339臺，韓國是347臺。

　　而在中國市場上，日本及歐洲品牌的機器人產(chǎn)品占據(jù)了大部分份額。據(jù)了解，中國市場80%的市場份額是被ABB、FANUC、安川和KUKA四大企業(yè)占據(jù)。雷偉鳴分析認為，這些國外品牌藉著較早起步的技術(shù)優(yōu)勢和實踐經(jīng)驗，機器人的性能，尤其是控制系統(tǒng)、智能化與網(wǎng)絡(luò)化等性能都較中國產(chǎn)品領(lǐng)先。而中國本地開發(fā)的機器人產(chǎn)品性能限于關(guān)節(jié)型裝、點、搬運、碼垛機器人等系列產(chǎn)品，欠缺其自主性，如零件加工精度不夠高、關(guān)鍵部件幾乎全靠進口、研發(fā)力量零散而不連續(xù)、有影響力的本地大企業(yè)對自主研發(fā)熱情不高、生產(chǎn)批量少等因素，都阻礙著中國機器人產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

　　IT機會在于集成合作

　　機器人控制系統(tǒng)將向著基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展。

　　工業(yè)機器人涉及技術(shù)跨學科、跨領(lǐng)域，而其控制系統(tǒng)堪稱“大腦”，也是IT企業(yè)可能有所作為的地方。

　　左世全告訴《中國電子報》記者，控制系統(tǒng)是決定機器人功能和性能的主要因素，它的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等。模塊化、層次化的控制器軟件系統(tǒng)、機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)直接影響到工業(yè)機器人的速度、控制精度與可靠性。眼下，機器人控制系統(tǒng)將向著基于PC機的開放型控制器方向發(fā)展，便于標準化、網(wǎng)絡(luò)化，伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化，多傳感器融合技術(shù)的實用化，以及工作環(huán)境設(shè)計的優(yōu)化和作業(yè)的柔性化。

　　雷偉鳴認為，軟件企業(yè)或IT企業(yè)在工業(yè)機器人領(lǐng)域的發(fā)展機遇，主要是針對控制系統(tǒng)與智能系統(tǒng)的自主發(fā)展，建立產(chǎn)業(yè)化平臺，扶持自主品牌整機企業(yè)，以規(guī)模化應(yīng)用帶動持續(xù)研發(fā)，尋求技術(shù)突破。這些IT企業(yè)會碰到的難題包括制定與普及產(chǎn)業(yè)化平臺的標準，機電與軟件的系統(tǒng)集成，智能化地提高零件加工的公差精度，提高工程團隊的協(xié)同工作能力，形成自主的產(chǎn)業(yè)鏈架構(gòu)，從而擺脫依賴進口技術(shù)的束縛。

　　但是，美國新澤西技術(shù)學院(NJIT)機械及工業(yè)工程系教授Paul G. Ranky博士在接受《中國電子報》記者采訪時特別強調(diào)指出，軟件和復(fù)雜的機器人系統(tǒng)不能真正分開。雖然也有一些機會去創(chuàng)造機器人程序設(shè)計和仿真工具，或質(zhì)量評估和控制軟件工具，以及為工業(yè)機器人系統(tǒng)而設(shè)的其他工具，但是高級工業(yè)機器人是復(fù)雜的系統(tǒng)，是由硬件和軟件與設(shè)備和諸如傳感器網(wǎng)絡(luò)、視覺系統(tǒng)、其他高級工業(yè)機器人和工廠控制自動化系統(tǒng)等其他系統(tǒng)緊密集成的，所以軟件不能被真正分開。

　　Paul建議，應(yīng)該看看哪些是最好的工業(yè)機器人設(shè)計和制造公司，與他們聯(lián)系合作，精心設(shè)計集成系統(tǒng)和更多新的應(yīng)用程序。許多人錯誤地認為，復(fù)制軟件就能解決問題。但唯一的解決方案是基于適當?shù)膮f(xié)議，在共同的道德認識和國際版權(quán)、設(shè)計權(quán)法律的基礎(chǔ)上，與這些領(lǐng)先的公司開展合作，并一起創(chuàng)建新的系統(tǒng)。

　　ABB集團中國機器人事業(yè)部精密組裝部負責人張暉也表示，機器人對于IT行業(yè)來說也許是一個機會，但是IT企業(yè)制造機器人的優(yōu)勢不明顯，因為他們?nèi)狈ο嚓P(guān)的機電知識，對于機器人控制和零部件構(gòu)造的了解也很有限，這些都限制了IT企業(yè)參與工業(yè)機器人的研發(fā)和制造。IT企業(yè)可以發(fā)展先進的人工智能軟件系統(tǒng)，但是目前這些系統(tǒng)對于制造工業(yè)機器人的貢獻還很有限。

　　企業(yè)觀點

　　ABB集團中國機器人事業(yè)部精密組裝部負責人張暉

　　使用機器人可顯著提高生產(chǎn)效率

　　廣義來說，顧名思義，工業(yè)機器人最常用于工業(yè)制造領(lǐng)域，適合各種工作。其中應(yīng)用最多的是汽車行業(yè)和食品飲料行業(yè)。機器人在汽車制造中的焊接、噴涂、動力總成等工藝中已有很多應(yīng)用。在食品飲料工業(yè)，機器人通常用來代替人工進行拾料、碼垛和包裝等作業(yè)。

　　比如今年年初和我們簽訂訂單的一家國內(nèi)知名乳液集團，他們生產(chǎn)乳品的生產(chǎn)線產(chǎn)量大、產(chǎn)速高，需要大量工人將包裝好的乳品從生產(chǎn)線上撿拾、碼放到包裝箱里。整個過程勞動強度大，但是工作內(nèi)容又十分繁瑣和枯燥，因此工人流失率非常高。對于企業(yè)來說，頻繁的招工會帶來額外的成本，培訓新工人成長為熟練工也需要一定的時間，同時，季節(jié)性的招工荒對于企業(yè)生產(chǎn)活動的正常開展影響也非常大。

　　我們的項目團隊在實地考察了生產(chǎn)情況后，為客戶量身定制了一套機器人解決方案。我們利用機器手靈活地模擬人手將乳品從流動的生產(chǎn)線上分揀裝箱。這樣的好處是，相較于不同工人有不同的操作手法，機器人每次拾料的數(shù)量和碼放的路徑可以固定下來，這樣可以確保生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)時間，既方便企業(yè)控制質(zhì)量和產(chǎn)量，也利于他們做生產(chǎn)統(tǒng)計。

　　在一些需要重勞力的傳統(tǒng)領(lǐng)域，使用機器人可以顯著地提高企業(yè)生產(chǎn)效率，減少工人的勞動負擔。

　　需要指出的是，近年來，電子行業(yè)使用機器人的比例也在逐漸增高，正在成為一個非常重要的業(yè)務(wù)部分。機器人目前比較集中于手機外殼等零部件的加工處理和整機總裝。這些工藝需要很大的人耗，又因為步驟重復(fù)容易讓工人工作心情低落，進而影響生產(chǎn)質(zhì)量的穩(wěn)定性。機器人的引入可以將人從危險、枯燥和辛苦的工作中解放出來，從事更有價值的工作。

　　簡而言之，機器人的應(yīng)用十分廣泛，在離散制造領(lǐng)域，比如3C行業(yè)，機器人多參與制造環(huán)節(jié);在過程制造領(lǐng)域，比如化工行業(yè)，機器人多參加碼垛包裝等后端環(huán)節(jié)。我們期待未來在越來越多的領(lǐng)域看到工業(yè)機器人的身影。

　　西門子工業(yè)軟件亞太區(qū)市場部數(shù)字化制造市場經(jīng)理雷偉鳴

　　機器人可變程序?qū)崿F(xiàn)“柔性生產(chǎn)”

　　應(yīng)用工業(yè)機械人的可變程序特性，可以解決多品種、中小批量生產(chǎn)或混流生產(chǎn)的自動化難題，實現(xiàn)“柔性生產(chǎn)”的概念。并且，機器人可以確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、均勻性與一致性，并能節(jié)省材料和能源，提高產(chǎn)品的競爭力。此外，機器人也會用于高溫、噪音、粉塵、有毒、輻射、危險的環(huán)境下，進行一些單調(diào)或重復(fù)性的工作，彌補人工勞動力的不足。

　　西門子工業(yè)軟件的Tecnomatix機器人及自動化設(shè)備規(guī)劃軟件使制造企業(yè)能夠通過虛擬方法，完成機器人及自動化系統(tǒng)，包括具有可變生產(chǎn)組合的高度自動化工廠的開發(fā)、仿真及試運行。多個工程專業(yè)可利用此虛擬環(huán)境，規(guī)劃并驗證從一個工作單元到整個生產(chǎn)線的制造系統(tǒng)。Tecnomatix Process Simulate技術(shù)通過支持系統(tǒng)層面的生產(chǎn)工裝設(shè)備離線驗證，實現(xiàn)虛擬試生產(chǎn)。

　　Tecnomatix機器人及自動化設(shè)備規(guī)劃方案使制造企業(yè)不論使用生產(chǎn)單個產(chǎn)品的專用生產(chǎn)線，還是使用混線模式的生產(chǎn)設(shè)施，均能夠縮短新產(chǎn)品的上市時間。此方案可應(yīng)用于由機器人、人工及其他設(shè)施組成的生產(chǎn)系統(tǒng)。這個強大的解決方案可以幫助制造企業(yè)提高生產(chǎn)能力，滿足更高的質(zhì)量目標，并優(yōu)化車間配置及利用率。

　　Tecnomatix機器人及自動化設(shè)備規(guī)劃方案讓制造企業(yè)能夠利用一個協(xié)同化的3D環(huán)境，當構(gòu)建完整的制造系統(tǒng)時，多位工程師就能夠彼此共享他們的工作單元設(shè)計，工程團隊就可以對設(shè)計變更進行快速響應(yīng)，同時制定工作單元及生產(chǎn)線的構(gòu)建決策。

　　此外，這個方案提供基于事件的仿真和驗證功能，讓工程團隊能夠利用PLC設(shè)備，反映出實際車間中安裝的部件。這些虛擬設(shè)備的響應(yīng)方式與對應(yīng)的仿真就更一致與精確，同時大幅地縮短了量產(chǎn)的準備時間。它還能模仿不同機器人制造商的編程控制器，確保精確的編程、節(jié)拍時間及機器人軌跡。圖形化的用戶界面讓工程師可完全控制驗證中的信號。仿真功能使工程團隊更易發(fā)現(xiàn)變更，并通過可視化的方法把信息傳達給各個隊員。

　　相關(guān)鏈接

　　應(yīng)用范圍

　　工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。

　　應(yīng)用領(lǐng)域

　　隨著工業(yè)機器人向更深更廣的方向發(fā)展以及機器人智能化水平的提高，機器人的應(yīng)用范圍還在不斷地擴大，已從汽車制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進而推廣到諸如采礦機器人、建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)維護維修機器人等各種非制造行業(yè)。此外，在國防軍事、醫(yī)療衛(wèi)生、生活服務(wù)等領(lǐng)域機器人的應(yīng)用也越來越多，如無人偵察機(飛行器)、警備機器人、醫(yī)療機器人、家政服務(wù)機器人等均有應(yīng)用實例。

　　國內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀

　　目前，中國工業(yè)機器人正在呈爆發(fā)式增長。相比較2010年，2011年的工業(yè)機器人銷售量增加了51%，達到22600部。其中，2006年至2011年間，工業(yè)機器人年度供應(yīng)量增加了4倍。在工業(yè)機器人50年的發(fā)展歷史中，中國工業(yè)機器人的增長速度無人能及，中國將會成為工業(yè)機器人第一大消費國，并將做到“廠廠都有機器人，家家都有機器人”。

　　技術(shù)發(fā)展方向

　　未來會向智能機器人發(fā)展。機器人的生產(chǎn)，機器人機構(gòu)是載體，更多地取決于功能內(nèi)涵。機器人水平高低取決于控制、軟件、智能等技術(shù)。沒智能的機器人只是低端機器人。

　　機器人的未來發(fā)展需要信息化、網(wǎng)絡(luò)化支撐，依賴于控制技術(shù)、傳感技術(shù)的發(fā)展。未來的工業(yè)機器人將是典型的物聯(lián)產(chǎn)品。控制、微電子、傳感、新材料等技術(shù)的發(fā)展，都將為智能機器人提供基礎(chǔ)條件。在這些機器人相關(guān)支撐技術(shù)發(fā)展后，機器人專家再研究如何融合創(chuàng)新，讓機器人向智能機器人發(fā)展。

　　我國未來工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展的重點有：第一，危險、惡劣環(huán)境作業(yè)機器人，主要有防暴、高壓帶電清掃、星球檢測、油汽管道等機器人;第二，醫(yī)用機器人，主要有腦外科手術(shù)輔助機器人，遙控操作輔助正骨等;第三，仿生機器人，主要有移動機器人、網(wǎng)絡(luò)遙控操作機器人等。其發(fā)展趨勢是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。