中國機器人及自動化產(chǎn)業(yè)當前發(fā)展思考
【編者按】本文系先進制造所博士后鄭天江參加中國工業(yè)博覽會后的感想，文章分析了國內(nèi)外機器人的不同特性，探討了機器人未來的發(fā)展趨勢和前景。發(fā)表在所網(wǎng)《創(chuàng)新論壇》欄目后，被中國科學(xué)報轉(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?，F(xiàn)將此文刊發(fā)出來，提供給大家分享。
隨著中國制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級需要，“機器換人”的需求在中國的各大省份和城市均表現(xiàn)了迫切的需求，國家和政府均出臺了相關(guān)的支持和鼓勵政策，正在開展的中國上海第十七屆中國工業(yè)博覽會集中了世界及中國的機器人自動化產(chǎn)業(yè)最近技術(shù)和研究成果，給了我們一個了解當前機器人及自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展動向的窗口。
總的說來這次展會，還是延續(xù)了去年的基礎(chǔ)，在機器人領(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)機器人的領(lǐng)頭羊地位扔未被撼動，他們的工業(yè)機器人產(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器人為主推內(nèi)容，例如他們的LBRiiwa，具有相當高的載重比最高可達1:1，而KR CYTEC Nano系列，則主要針對3C行業(yè)，負載在8-10公斤，具有非常靈活運動的特性。ABB在輕量化方面也不甘落后，其小型雙臂機器人YuMi，則強調(diào)機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器人以及重載高速的機器人，其中IRB8700號稱領(lǐng)先對手25%，負載達到1000公斤。發(fā)那科的機器人則針對的市場比較廣泛，對于不同的行業(yè)適應(yīng)能力較強，他們今年的亮點則是推出了協(xié)作的機器人CR-35iA，安川的“大龍舞機器人”，采用了9臺機器人協(xié)作，是本次展會的亮點之一。
除了這四大家族之外，Staubli, 柯馬，Nachi,川崎等知名國外廠商分別展出了自己的機器人產(chǎn)品。相比于國外，隨著國家政策的落實和機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)的機器人廠商也陸續(xù)增多，除了新松，廣州數(shù)控等國內(nèi)的大廠之外，新興的機器人廠也比去年有很大幅度增加，可以看出國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)的強勁后盾，例如寧波的柏同機器人，利訊達，錢江機器人，固高機器人等等。
總結(jié)本次展會所展出的機器人可以看出以下幾個方面：
國外機器人注重通用性，國內(nèi)機器人注重專用性
國外的機器人廠商力量主要研發(fā)力量是在于集中解決工業(yè)機器人應(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)小型輕量化機器人，機器人的力控制技術(shù)，高速重載機器人等等。而國內(nèi)由于在傳統(tǒng)的機器人領(lǐng)域很難與國外的大品牌競爭，因此更加看重特殊功能機器人市場，比如說移動機器人，送餐服務(wù)機器人，以及噴漆機器人等等。
輕量化，小型化，與人協(xié)作是趨勢
本次展出的機器人有眾多產(chǎn)品顯示了他們的輕量和小型的優(yōu)勢，特別是可以看出，更多廠商注重了機器人與機器人，機器人與人的共同工作環(huán)境，改變了傳統(tǒng)的需要圍欄式的機器人工作模式。而是人機協(xié)同工作。
并聯(lián)機器人用量不大，但不可缺
雖然并聯(lián)機器人的用量并不如串聯(lián)式的工業(yè)機器人那么大，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，以及包裝行業(yè)的兩自由度及三自由度并聯(lián)Delta機器人。
娛樂機器人及服務(wù)機器人較少，但是已經(jīng)開始受到關(guān)注。
展會中已經(jīng)開始有部分娛樂機器人及服務(wù)機器人的身影例如錢江機器人的下象棋機器人，新松的送餐機器人，但是其總數(shù)量還不算很多。
模塊化，網(wǎng)絡(luò)化是趨勢
隨著大數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)時代的來臨，一方面許多商家推出了兼容TCP/IP協(xié)議，EtherCAT，Ethernet等協(xié)議的機器人，以及機器人模塊。另一方面，如何實現(xiàn)機器人的快速構(gòu)建，也是機器人產(chǎn)業(yè)面臨的問題。目前國內(nèi)也有跡象開始研究模塊化機器人，但是目前停留在簡單的模塊（如采用步進電機構(gòu)成低沉本的模塊，使用CAN總線通訊等等），而國外的模塊化機器人則相對來說成熟，例如Schunk公司的模塊化機器人。
移動機器人，特別是全向移動機器人是先鋒
具有大的工作空間，靈活機動，與人共融，是當前機器人的發(fā)展方向之一。具有這種特征的機器人在本次展會也有展示，如 KUKA的KBR iiwa機器人，它采用了基于麥克納姆輪實現(xiàn)了全向移動，并配合輕量化操作臂實現(xiàn)了移動操作功能，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，例如某展臺展示的全向移動機器人，地面很明顯可以看到劃痕，而KUKA也不得不在器機器人活動范圍加上鐵皮地板。
機器人應(yīng)用技術(shù)開始受到重視
目前國內(nèi)的固高公司，已經(jīng)開始研究機器人的基于力的示教牽引，以提高機器人的易用性效果，而UR機器人公司則已經(jīng)在其機器人上實現(xiàn)此功能，因此，國內(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)，他們也能實現(xiàn)與人的共同合作。
特殊領(lǐng)域用途機器人體現(xiàn)了國內(nèi)與國外處于同一起跑線
雖然國外的特殊領(lǐng)域用途機器人也研究了很多年，并且取得了豐碩的成果，例如bigdog(原來屬于波士頓動力，后被Google收購)，但是由于國內(nèi)的環(huán)境與國外環(huán)境不一樣，而且技術(shù)需求也不一樣，因此對于瞄準中國市場來說，國內(nèi)的特殊機器人與國外的可以應(yīng)用于國內(nèi)市場的特殊機器人具有同等的機遇，例如，新松的“刷油漆”機器人，電線巡檢機器人，中國重工的排爆機器人等等。
機器人建模編程軟件開始受到重視
機器人技術(shù)發(fā)展的另一方面是需要依賴軟件的實現(xiàn)，由于前期的機器人廠家均只看重自家的產(chǎn)品，因此其軟件封閉性較強，最新的趨勢則是要利益共享，統(tǒng)一標準，例如很多軟件能夠兼容多種類型的機器人，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，其機器人能夠與自動化生產(chǎn)線能夠無縫融合。
大公司之間競爭變得激烈
隨著機器人技術(shù)的發(fā)展日新月異，機器人公司之間的競爭變得越來越激烈，大公司吞并小公司的事情經(jīng)常發(fā)生。但是有價值的技術(shù)終究不會被埋沒，總會找到自己的空間。
在自動化展館，也展出了很多新的自動化技術(shù)，總的說來，在自動化領(lǐng)域還是以西門子，ABB等公司為巨頭，新的發(fā)展趨勢主要是面向自動化的成套技術(shù)解決方案，而成套技術(shù)的優(yōu)勢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。
（先進制造所 鄭天江）