中國(guó)機(jī)器人及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)當(dāng)前發(fā)展思考
【編者按】本文系先進(jìn)制造所博士后鄭天江參加中國(guó)工業(yè)博覽會(huì)后的感想，文章分析了國(guó)內(nèi)外機(jī)器人的不同特性，探討了機(jī)器人未來的發(fā)展趨勢(shì)和前景。發(fā)表在所網(wǎng)《創(chuàng)新論壇》欄目后，被中國(guó)科學(xué)報(bào)轉(zhuǎn)載，后被人民網(wǎng)（科技頻道）、科學(xué)網(wǎng)、搜狐新聞等多家媒體網(wǎng)站轉(zhuǎn)載。現(xiàn)將此文刊發(fā)出來，提供給大家分享。
隨著中國(guó)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)需要，“機(jī)器換人”的需求在中國(guó)的各大省份和城市均表現(xiàn)了迫切的需求，國(guó)家和政府均出臺(tái)了相關(guān)的支持和鼓勵(lì)政策，正在開展的中國(guó)上海第十七屆中國(guó)工業(yè)博覽會(huì)集中了世界及中國(guó)的機(jī)器人自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)最近技術(shù)和研究成果，給了我們一個(gè)了解當(dāng)前機(jī)器人及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)向的窗口。
總的說來這次展會(huì)，還是延續(xù)了去年的基礎(chǔ)，在機(jī)器人領(lǐng)域還是以四大家族為首，“KUKA”，“ABB”，“發(fā)那科”，以及“安川”，其工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)頭羊地位扔未被撼動(dòng)，他們的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品仍然以傳統(tǒng)的串聯(lián)式為主，技術(shù)方面創(chuàng)新稍顯不足。KUKA今年以輕量化和小型機(jī)器人為主推內(nèi)容，例如他們的LBRiiwa，具有相當(dāng)高的載重比最高可達(dá)1:1，而KR CYTEC Nano系列，則主要針對(duì)3C行業(yè)，負(fù)載在8-10公斤，具有非常靈活運(yùn)動(dòng)的特性。ABB在輕量化方面也不甘落后，其小型雙臂機(jī)器人YuMi，則強(qiáng)調(diào)機(jī)器人與人和諧工作的概念，此外，他們還研究了具有力控功能的機(jī)器人以及重載高速的機(jī)器人，其中IRB8700號(hào)稱領(lǐng)先對(duì)手25%，負(fù)載達(dá)到1000公斤。發(fā)那科的機(jī)器人則針對(duì)的市場(chǎng)比較廣泛，對(duì)于不同的行業(yè)適應(yīng)能力較強(qiáng)，他們今年的亮點(diǎn)則是推出了協(xié)作的機(jī)器人CR-35iA，安川的“大龍舞機(jī)器人”，采用了9臺(tái)機(jī)器人協(xié)作，是本次展會(huì)的亮點(diǎn)之一。
除了這四大家族之外，Staubli, 柯馬，Nachi,川崎等知名國(guó)外廠商分別展出了自己的機(jī)器人產(chǎn)品。相比于國(guó)外，隨著國(guó)家政策的落實(shí)和機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)的機(jī)器人廠商也陸續(xù)增多，除了新松，廣州數(shù)控等國(guó)內(nèi)的大廠之外，新興的機(jī)器人廠也比去年有很大幅度增加，可以看出國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的強(qiáng)勁后盾，例如寧波的柏同機(jī)器人，利訊達(dá)，錢江機(jī)器人，固高機(jī)器人等等。
總結(jié)本次展會(huì)所展出的機(jī)器人可以看出以下幾個(gè)方面：
國(guó)外機(jī)器人注重通用性，國(guó)內(nèi)機(jī)器人注重專用性
國(guó)外的機(jī)器人廠商力量主要研發(fā)力量是在于集中解決工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用過程中所遇到的共性問題，希望一次生產(chǎn)能適用不同的領(lǐng)域和工況，例如，研發(fā)小型輕量化機(jī)器人，機(jī)器人的力控制技術(shù)，高速重載機(jī)器人等等。而國(guó)內(nèi)由于在傳統(tǒng)的機(jī)器人領(lǐng)域很難與國(guó)外的大品牌競(jìng)爭(zhēng)，因此更加看重特殊功能機(jī)器人市場(chǎng)，比如說移動(dòng)機(jī)器人，送餐服務(wù)機(jī)器人，以及噴漆機(jī)器人等等。
輕量化，小型化，與人協(xié)作是趨勢(shì)
本次展出的機(jī)器人有眾多產(chǎn)品顯示了他們的輕量和小型的優(yōu)勢(shì)，特別是可以看出，更多廠商注重了機(jī)器人與機(jī)器人，機(jī)器人與人的共同工作環(huán)境，改變了傳統(tǒng)的需要圍欄式的機(jī)器人工作模式。而是人機(jī)協(xié)同工作。
并聯(lián)機(jī)器人用量不大，但不可缺
雖然并聯(lián)機(jī)器人的用量并不如串聯(lián)式的工業(yè)機(jī)器人那么大，但是由于其超高速的性能和高剛度特征，大部分廠家仍然在繼續(xù)投入研發(fā)，并推出并聯(lián)機(jī)器人產(chǎn)品，但是其構(gòu)型特征局限于常規(guī)的幾種，例如用于娛樂的Stewart平臺(tái)，以及包裝行業(yè)的兩自由度及三自由度并聯(lián)Delta機(jī)器人。
娛樂機(jī)器人及服務(wù)機(jī)器人較少，但是已經(jīng)開始受到關(guān)注。
展會(huì)中已經(jīng)開始有部分娛樂機(jī)器人及服務(wù)機(jī)器人的身影例如錢江機(jī)器人的下象棋機(jī)器人，新松的送餐機(jī)器人，但是其總數(shù)量還不算很多。
模塊化，網(wǎng)絡(luò)化是趨勢(shì)
隨著大數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的來臨，一方面許多商家推出了兼容TCP/IP協(xié)議，EtherCAT，Ethernet等協(xié)議的機(jī)器人，以及機(jī)器人模塊。另一方面，如何實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的快速構(gòu)建，也是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)面臨的問題。目前國(guó)內(nèi)也有跡象開始研究模塊化機(jī)器人，但是目前停留在簡(jiǎn)單的模塊（如采用步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成低沉本的模塊，使用CAN總線通訊等等），而國(guó)外的模塊化機(jī)器人則相對(duì)來說成熟，例如Schunk公司的模塊化機(jī)器人。
移動(dòng)機(jī)器人，特別是全向移動(dòng)機(jī)器人是先鋒
具有大的工作空間，靈活機(jī)動(dòng)，與人共融，是當(dāng)前機(jī)器人的發(fā)展方向之一。具有這種特征的機(jī)器人在本次展會(huì)也有展示，如 KUKA的KBR iiwa機(jī)器人，它采用了基于麥克納姆輪實(shí)現(xiàn)了全向移動(dòng)，并配合輕量化操作臂實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)操作功能，能夠?qū)崿F(xiàn)無限的工作空間，和靈活的操作能力，但是這種全向移動(dòng)的方法缺陷是與地面的摩擦力過大，受到了很大限制，例如某展臺(tái)展示的全向移動(dòng)機(jī)器人，地面很明顯可以看到劃痕，而KUKA也不得不在器機(jī)器人活動(dòng)范圍加上鐵皮地板。
機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)開始受到重視
目前國(guó)內(nèi)的固高公司，已經(jīng)開始研究機(jī)器人的基于力的示教牽引，以提高機(jī)器人的易用性效果，而UR機(jī)器人公司則已經(jīng)在其機(jī)器人上實(shí)現(xiàn)此功能，因此，國(guó)內(nèi)在此方面的研究還是要落后一些。雖然UR的力牽引示教功能還不完善，但是依靠其力控制技術(shù)，他們也能實(shí)現(xiàn)與人的共同合作。
特殊領(lǐng)域用途機(jī)器人體現(xiàn)了國(guó)內(nèi)與國(guó)外處于同一起跑線
雖然國(guó)外的特殊領(lǐng)域用途機(jī)器人也研究了很多年，并且取得了豐碩的成果，例如bigdog(原來屬于波士頓動(dòng)力，后被Google收購(gòu))，但是由于國(guó)內(nèi)的環(huán)境與國(guó)外環(huán)境不一樣，而且技術(shù)需求也不一樣，因此對(duì)于瞄準(zhǔn)中國(guó)市場(chǎng)來說，國(guó)內(nèi)的特殊機(jī)器人與國(guó)外的可以應(yīng)用于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的特殊機(jī)器人具有同等的機(jī)遇，例如，新松的“刷油漆”機(jī)器人，電線巡檢機(jī)器人，中國(guó)重工的排爆機(jī)器人等等。
機(jī)器人建模編程軟件開始受到重視
機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的另一方面是需要依賴軟件的實(shí)現(xiàn)，由于前期的機(jī)器人廠家均只看重自家的產(chǎn)品，因此其軟件封閉性較強(qiáng)，最新的趨勢(shì)則是要利益共享，統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，例如很多軟件能夠兼容多種類型的機(jī)器人，ABB的RobotStudio,以及KUKA正在跟西門子合作開發(fā)他們自己的軟件，期望借助于這些軟件，其機(jī)器人能夠與自動(dòng)化生產(chǎn)線能夠無縫融合。
大公司之間競(jìng)爭(zhēng)變得激烈
隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，機(jī)器人公司之間的競(jìng)爭(zhēng)變得越來越激烈，大公司吞并小公司的事情經(jīng)常發(fā)生。但是有價(jià)值的技術(shù)終究不會(huì)被埋沒，總會(huì)找到自己的空間。
在自動(dòng)化展館，也展出了很多新的自動(dòng)化技術(shù)，總的說來，在自動(dòng)化領(lǐng)域還是以西門子，ABB等公司為巨頭，新的發(fā)展趨勢(shì)主要是面向自動(dòng)化的成套技術(shù)解決方案，而成套技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于各大廠商可以方便地集成自己的新技術(shù)，能夠讓生產(chǎn)線的柔性化程度更強(qiáng)。
（先進(jìn)制造所 鄭天江）