您的位置：首页 > 经济 > 第二产业 > 工业 工业
协作机器人是未来发展方向
作者：王京生, 樊建平主编 ; 杨柳著 来源：《粤港澳大湾区战略性新兴产业研究. 机器人卷》 责任编辑：forever 2022-12-09 人已围观
“未来，工业机器人会越来越多，人与机器协作的场景也会越来越多， 机器人的制造成本也会越来越低。总体来看，机器人产业未来发展潜力巨 大，同时也给其他产业的格局以及我们的工作和生活带来重大而深远的影 响。未来，工业机器人与人类优势互补，在短时期内，机器人要在通用智 能上替代人类还是不太现实，因此人类要用开放的心态面对机器人进入我 们的生活，大多数低水平重复性工作会有机器人替代人类完成。”深圳市 中科德睿智能科技有限公司总经理王卫军博士说。
并联机器人有望迎来爆发式发展
中科德睿推出的第一个产品就是高速分拣并联机器人。王卫军博士介 绍，并联机器人具有刚度高、速度快、柔性强、重量轻、成本低等优点， 可广泛应用于运动模拟器、并联机床、微操作机器人、力传感器及军事等 领域，是世界科研强国竞争的焦点之一。虽然并联机器人经过了几十年的 研究，在理论上比较成熟，但是很大程度上只是停留在大学的实验室里， 真正投入到生产实践中的并联机器人非常稀少。中科德睿研制的 Delta（英 文意思“三角洲”。高速并联机器人的结构像一只倒挂的有 3 只脚的蜘蛛， 因此称这类机器人为 Delta 型高速并联机器人或蜘蛛手高速并联机器人） 型高速并联机器人主要应用在食品、医药、电子等产品生产过程中的分拣 和检测工序。
随着我国市场经济高速发展以及人民生活水平的不断提高，我国对食 品、药品的需求量快速增长，这将直接带动相关包装行业的发展。2015 年， 中国包装工业的总产值达到 1.5 万亿元人民币，并保持年均 7％的增长速度。 我国是食品饮料医药生产大国，食品制造业已成为我国国民经济的重要支 柱产业。其物流设备产值约为 650 亿元人民币 / 年，且在不断增长。这些 行业后道工序一般都包括成型产品自动化装箱、分拣、封箱、码垛和储运 等工序，目前大多采用手工或半手工操作，生产效率低，劳动强度大，存 在二次污染隐患。随着国家和消费者对于食品安全问题越来越重视，后道 包装工序由机器人来完成已成为必然趋势。
作为工业机器人的一个分支，相较于六轴机器人而言，并联机器人市 场总体规模并不大。根据相关数据显示，2017 年并联机器人整个国内市场销量在 2700 台左右，甚至不如一家机器人上市企业六轴机器人全年出货 量。因此，有些企业尽管开发了并联机器人相关产品，但也并未重视这块 业务，有些则干脆退出了市场，而市场上专注并联机器人的企业就更少了。
2018 年 10 月，东莞市李群自动化技术有限公司宣布完成近亿元人民币 C 轮融资，而勃肯特机器人技术有限公司在继 7 月份智慧工厂投产后近 期又与弘信创业工场签约，计划 2019 年在弘信集团厦门翔安智能制造基 地建立规模 20000 平方米以上的新工厂。近期的并联机器人企业的一系列 动作似乎在印证着行业正在走向爆发期，现实情况仿佛也是如此。
▲2016 年4 月8 日至10 日，第四届中国电子信息博览会在深圳会展中心举办，中科德睿在4 号馆展示最新产品
根据相关数据显示，2014 年国内并联机器人市场销售约 600 台， 2015 年销售约 900 台，2016 年销售约 1600 台，2017 年销售约 2700 台， 每年呈 50% 以上的增速发展。要是按照这样的趋势发展下去，未来市场容 量有望实现跨越式的提升。业内专家指出，尽管并联机器人市场每年在以超过 50% 的增速快速发 展，但目前的市场仍旧不大，增速快的另一方面也可以看作是基数太小， 在整个工业机器人市场呈上升趋势的大环境下，并联机器人的销量逐年增 加也属正常范围之内。而国产并联机器人若想迎来真正的跨越式发展，还 有较长的一段路要走，主要的突破路径应该是将重心放在如何让应用企业 理解并联机器人的应用优势，如何去开拓更多的应用领域，将细分产业蛋 糕做大才能让并联机器人厂家更多地受益。
柔性协作机器人是未来发展方向
柔性协作机器人指的是设计和人类在共同工作空间中有近距离互动的 机器人，柔性协作机器人跟传统工业机器人相比，可以说完全是另外一个 类别，它们具有哪些特点呢？第一，人机安全，人机协作机器人的主要设计要求是一定要人机安全，与人配合进行各种安全的工作；第二，示教学 习功能，可以让它非常灵活地进行各种各样的编程；第三，视觉识别智能 系统；第四，具有力反馈控制，在与人发生碰撞的同时它要迅速地停止； 第五，柔性化，它可以适应各种柔性化的生产方式；第六，模块化的设计。 这六大特点决定了协作机器人未来会代替人工的工作。然而，目前工 业双臂机器人大多还停留在概念阶段，投入工厂生产线实际使用的还非常 少，因为它还有很多缺陷，需要进一步研究解决，主要有三大内容：快速 的视觉识别与定位，还有复杂机械结构的设计，以及基于力矩测量的复杂 路径规划。未来的研发主要解决主动式触摸传感器的相关问题，视觉检测 及位置标定技术的开发问题，嵌入式机器人运动控制器的研发等问题的研究。
王卫军博士介绍，未来的双臂协作机器人还需要突破四大关键技术 ： 一是可操作性，它的双臂一定要具有非常灵活的可操作性，具有处理各种 事物的能力和技术 ；二是移动性，我们未来的双臂机器人不可能是完全固 定在某一个点去完全代替人，而是具有一定的移动性，可以从这个工位移 动到那个工位 ；三是人机协同，我们现在提倡使用机器人不是说完全在生 产线中取代，而是要把人从繁重的劳动或者是一些比较复杂的劳动中解放 出来，人在里面处理的就是一些机器人没有办法去完成的工作，人和机器 还是要进行协同工作 ；四是具有自主学习能力的人工智能技术。
目前，中科德睿已经在研发双臂柔性协作机器人，包括紧凑型构型及 多功能智能机械手 爪设计、实时避障 问题分析、无碰撞 路径规划研究、双 臂操作工件时的协 调控制研究、快速 机器视觉识别与高 精密定位研究等。 在传统工业机 器人的核心技术和 集成应用研究的基 础上，中科德睿团 队将根据国内外工 业机器人技术的发展趋势，结合粤港澳大湾区及我国的工业机器人发展的现状，有秩序有重 点地推进高性能、柔性化工业机器人的产业化。 法国市场研究与战略咨询公司 Yole Développement 数据显示，2015 年到 2021 年，机器人市场规模将从 270 亿美元增长到 460 亿美元，年均 复合增长率 9.4%。
而在所有类型的机器人中，应用于国防、工业、消费领 域的机器人种类最多，相应领域营收占比也最高。在工业机器人领域，虽 然国内企业在焊接、喷涂、并联机器人等细分领域目前还是落后于国外老 品牌，但最近几年整体上也有了较快的发展和提升，国产工业机器人主要 集中使用到非汽车行业的新兴领域，尤其在柔性协作机器人这个新兴领域， 国内企业会有更多的机会。
业内人士认为，柔性机器人一方面源自传统机器人灵活性的进一步提 升，另一方面源自机器视觉技术在机器感知、处理层面的突破。我国机器 人总体技术与国外先进水平相比差距较大（有分析认为差距在 10 年以上）， 加上研发成本高、市场竞争激烈，国内厂商盈利能力较低，核心部件进口 依赖大。但随着摄像头、传感器等机器感知部件，以及算法的发展，加上 政策和市场环境的推动，结合机器视觉的柔性机器人，将是改变国内企业 毛利率过低、无产品定价权现状的机遇。
中韩携手研发远程控制挖掘机
如果发生了强烈地震，在余震不断的情况下，需要用挖掘机在现场及 时救援废墟中的受伤群众，在这个危急关头，如果能够远程控制挖掘机， 就可以避免司机在灾区受到余震导致的人身伤害。这样的自动化控制技术 是一项多么迫切需要解决的课题。 如今，中韩两国联合资助一项科学研究，有望实现这个技术的突破。
由中科德睿牵头，联合广州先进所、韩国 Rohau 公司以及韩国汉阳大 学三家单位形成“强强联合、优势互补、集成创新”的技术创新模式，以 解决关键技术问题。中韩两国政府资助该项目的研发，开发基于虚拟交互 的挖掘机远程操控模拟系统，针对挖掘机高危作业环境，通过远程操控保 障作业者的人身安全，为了提高远程操控时的作业效率，通过虚拟现实营 造与真实场景相一致的作业环境。该项目开发完成后将在一定程度上扩大 挖掘机适用的范围以及降低挖掘机操作的门槛，从而促进挖掘机的市场增 长，从长远来看将提高整个国家的基建能力。
王卫军博士介绍，开发内容主要由两部分组成，一部分是面向挖掘机 的远程控制技术开发，另一部分是面向远程控制的虚拟交互技术开发。这 里面需要解决几个关键的科学问题：如何设计动感平台用于挖掘机驾驶模 拟以增加远程控制的临场感？如何设计通用的模块改造方案将传统作业方 式的挖掘机改造为支持远程模式操控？如何通过虚拟现实技术将真实挖掘 机驾驶位第一视角信息反馈至远程操控者？如何开发远程操控主手装置还 原真车驾驶时的人机交互环境？他说：“从挖掘机端到模拟平台端的信息传 输涵盖了摄像机采集的图像信息、传感器采集的状态信息以及运动控制指 令信息，如此庞杂的信息量采用传统的无线传输方式必然在实时性上难以 满足要求，然而，5G 的上传下载速度可以达到 1Gb/s 以上，可以完全满 足项目的需求。”
▲王卫军荣获2017 年度深圳机器人新锐人物奖
“中国具有全球最大的基建市场，因此对挖掘机类基建工具需求旺盛。 中国是全球第一大挖掘机市场，但国内目前挖掘机控制技术低下，能提供 适应于特殊环境下作业的挖掘机更是较少，韩国则有着较为发达的工业基 础，在虚拟现实技术以及机器人控制层面有深厚的积累。因此，充分结合中韩两国大环境下的市场和技术优势，能够为该项目的顺利开展提供更多 的资源借鉴。这个技术如果取得突破，将极大地提高挖掘机作业的安全性 和效率。”王卫军强调道。 从并联机器人到柔性协作机器人，再到远程遥控智能设备，这一切仅 仅是开始，或者说是机器人产业进程中的冰山一角，大量工业机器人进入 人类社会的速度将会以加速度迈进，机器人产业具有无比巨大的发展潜力，与此同时，它也将潜移默化地影响其他产业的格局。
过去机器人只是童话 里的角色，如今各种各样的机器人进入了各行各业，为我们提供了多种多 样的服务。毋庸置疑，未来世界中的工业机器人会越来越多，与人类的协 作范围也会越来越广，人类可以从重复的、危险的、枯燥的工作中解放出来， 也可以有更先进的工业机器人代替人类进行太空探索或者海底探索，这些 都是可以期待的美好未来。
很赞哦！ ( )
上一篇：国产智能焊接机器人大有可为
下一篇：无人机就是空中机器人
评论
0
