目前,中國工業(ye) 機器人的使用主要集中在汽車工業(ye) 和電子電氣工業(ye) 、弧焊機器人、點焊機器人、搬運機器人等在生產(chan) 中被大量采用。下麵我們(men) 將從(cong) 技術角度,談談工業(ye) 機器人當前的優(you) 劣勢。

1.通用性

工業(ye) 機器人可編程,支持多自由度運動,因此應用較靈活。雖然不及人類,但相對於(yu) 很多工業(ye) 自動化常見的專(zhuan) 機(專(zhuan) 為(wei) 一類工業(ye) 應用或一家客戶定製的機電集成方案),工業(ye) 機器人還是靈活多了。工業(ye) 應用改動不太大時,是可以通過機器人重新編程來滿足新的需求,而無需在硬件上再做大量投資。但相應的,它的相對不足會(hui) 是效率。畢竟專(zhuan) 機是為(wei) 一個(ge) 應用定製的,因此雖犧牲通用性但實現了效率優(you) 化,在產(chan) 量這個(ge) 客戶非常關(guan) 心的指標上能完成地很好。

2.機電性能

工業(ye) 機器人普遍能達到低於(yu) 0.1毫米的運動精度(指重複運動到點精度),抓取重達一噸的物體(ti) ,伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機上一些“瘋狂”的加工要求,但對絕大部分的工業(ye) 應用來說,是足以圓滿完成任務。隨著機器人的性能逐漸提升,以前一些不可能的任務也變得可行起來(如激光焊接或切割,曾需要專(zhuan) 門的高精度設備來指導激光的走向,但隨著機器人精度的提升,現在也變得可依賴機器人本身的準確運動來代替了)。

但相比傳(chuan) 統高端設備,如高精度數控機床,激光校準設備,或特殊環境(高溫或特低溫)設備等,工業(ye) 機器人尚力不能及。

3.人機合作

傳(chuan) 統的工業(ye) 機器人是關(guan) 在籠子裏工作的,因為(wei) 它實在危險(想象一個(ge) 抓著幾十或幾百公斤的家夥(huo) 以四米每秒的速度甩著,誰也不想靠近吧)。主要原因是一般機器人,基於(yu) 成本與(yu) 技術的考慮,不會(hui) 集成額外的傳(chuan) 感器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰),它隻會(hui) “傻傻”得照著人類編好的程序日複一日的動著,除非有外部信號告訴它停止。所以常見的方案就是為(wei) 機器人配備籠子,當籠子門打開時,機器人收到信號便自動暫停。對安全的考慮,自然給機器人集成帶來了很多額外的成本,籠子可能並不貴,但畢竟要為(wei) 此仔細考慮產(chan) 線排布,增加產(chan) 線麵積,改變人機合作方式等,從(cong) 而影響生產(chan) 效率。

4.易用性

傳(chuan) 統機器人的工作本質就是不斷地走一個(ge) 個(ge) 的路徑點,同時接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具,輸送線等合作)。而指導機器人這麽(me) 做得過程,就是機器人編程。幾乎每一家領先公司都有自家的編程語言和環境,從(cong) 而需要機器人操作者參加學習(xi) 培訓。當機器人適用範圍增廣後,這個(ge) 成本開始顯現了。

這些廠商是有理由維護自家的編程環境的,一來工業(ye) 機器人四十年前就開始規模化做了,那時還沒有什麽(me) 麵向對象等現在廣為(wei) 熟知普遍認同的主流先進編程理念,二來萌芽階段自家技術難免會(hui) 和競爭(zheng) 對手不同,維護一個(ge) 編程方式也無可厚非,三來因為(wei) 他們(men) 的大客戶往往也是傳(chuan) 統的工業(ye) 大客戶,如大汽車廠商,這些客戶求穩,自然不希望你機器人過幾年就趕個(ge) 熱潮變換編程方式,搞得他們(men) 還得扔掉幾十年的經驗,重新花大錢培訓學習(xi) 。 

當然在業(ye) 界,大家早已思考編程可否做的直觀簡單些,但在傳(chuan) 統廠家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼,3D圖像,虛擬現實,iphoness等等),一直沒什麽(me) 商業(ye) 實用進展,以至於(yu) 大家再聽到“簡易編程”等關(guan) 鍵詞都想吐了。

但慶幸地還是有後來者敢於(yu) 挑戰,也從(cong) 零開始做出成就,並成為(wei) 被認可的賣點。對,說的就是RethinkRobotics和UniversalRobots!這也鮮活地論證了創新者窘境裏為(wei) 什麽(me) 顛覆性技術往往不會(hui) 在領先企業(ye) 中成功(盡管他們(men) 有足夠的資源),卻總是被後來挑戰者發揚光大。

不管怎麽(me) ,機器人的易用性開始得到重視,如何能讓人不經任何(或過多)培訓,就能像玩iphoness一樣很快玩轉機器人,已經變成大廠商們(men) 開始大力投資的方向來。

5.成本

機器人的成本從(cong) 小型號的幾萬(wan) RMB到大型的上百萬(wan) RMB都有。這個(ge) 成本自然低於(yu) 高端專(zhuan) 業(ye) 製造設備,但也可能會(hui) 高於(yu) 國內(nei) 小集成商們(men) 拚湊出的自動化方案來。但從(cong) 一直來西方工業(ye) 界及近幾年國內(nei) 製造業(ye) 對機器人的歡迎程度看來,說明機器人自動化的經濟優(you) 勢普遍到了一個(ge) 臨(lin) 界點,超過了其他替代方案(人工,或專(zhuan) 機),看來這個(ge) 成本還是值得的。

其實要走傳(chuan) 統機器人的老路,那硬件成本降低空間不大。工業(ye) 機器人基本是一個(ge) 開環的運動機構,靠的就是電機和齒輪箱的高精度配合。而大部分領先廠商的這些關(guan) 鍵零部件都是從(cong) 日本幾家廠商那買(mai) 的,(這也是國內(nei) 公司自己製造的機器人,買(mai) 同樣的零部件,也不會(hui) 便宜多少,因為(wei) 日本廠商不會(hui) 為(wei) 了你這點量給多少折扣)。除非中國零部件製造商能靜下心來,努力追趕上日本人的技術,從(cong) 而以價(jia) 格優(you) 勢打破多年來的壟斷,才能真正促進國內(nei) 機器人廠商的發展。

另一個(ge) 就是另辟蹊徑,追求其他技術和市場。如RethinkRobotics當時甚至考慮用塑料的齒輪箱來降低成本,而通過視覺來彌補運動精度損失,就像人的眼睛來輔助手的精微操作一樣。但畢竟不能一步登天,所以Baxter機器人暫時在精度和速度上完全無法與(yu) 傳(chuan) 統機器人相比,但在它能處理的物料抓放的應用中,卻也足夠了。

6.智能性

之所以將智能型放在最後一點,因為(wei) 相對現在市場對機器人的主流需求(即強,快,準),它暫時還不是最迫切的。這也體(ti) 現了傳(chuan) 統工業(ye) 機器人的優(you) 勢(任勞任怨,保質保量,是個(ge) “幹活”的好手)和不足(但很“笨”,老得讓人教)。但不代表智能型不重要,相反企業(ye) 已經開始做技術投資了。比如怎麽(me) 讓機器人更好的理解人的指揮意圖,相對自主的去理解並規劃任務,而不需一個(ge) 點一個(ge) 點得讓人告訴它怎麽(me) 走;如何讓機器人在外圍環境發生變化下(光線變暗影響圖像識別,傳(chuan) 送帶上物品有損壞需要特殊處理)自動適應;如何通過觸覺視覺聽覺等感知判斷零部件的裝配質量,等等。

這方麵美國人做的比較好(當然他們(men) 也是避實擊虛,因為(wei) 傳(chuan) 統工業(ye) 機器人硬件上的技術和市場已基本被日本歐洲企業(ye) 統治),ROSIndustrial,RethinkRobotics等都在做有領先的嚐試。