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机器融入人工智能 人机协作掀起新制造革命机器融入人工智能 人机协作掀起新制造革命

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机器融入人工智能 人机协作掀起新制造革命机器融入人工智能 人机协作掀起新制造革命

发布日期:2017-09-04 00:00 来源: 点击:

机器融入人工智能 人机协作掀起新制造革命


随着近几年我国制造业劳动力成本的大幅攀升、工业制造业朝着集约化智能化的方向升级以及国家出台一系列产业政策支撑工业机器人领域发展,将支撑我国工业机器人产业及市场规模持续扩大。


自2013年起,中国成为世界最大的工业机器人市场,不过当前我国机器人人均使用密度依旧低于全球平均水平。随着机器人研发技术的进步,我国工业机器人市场具备较大的渗透密度提升空间。《机器人产业发展规划(2016-2020年)》提出到2020年,自主品牌工业机器人年产量达到10万台,意味着2016-2020年,我国自主品牌机器人年复合增长率达到35%。


在国内工业机器人市场前景广阔、增速居前、国产化率不断提升的背景下,国内相关机器人厂商竞争力、盈利能力不断增强。可从三个方面选择投资标的:一是具有一定核心零部件开发能力的本体及集成公司,二是其产品应用领域面向家电、3C等新增长领域的公司;三是核心零部件产业化方面走在前列的公司。


智能工厂时代来临


随着我国经济高速发展,导致人力成本资源也不断上升,数据显示我国城镇企业工人的平均工资对比十年前飙升了四五倍,如此高的劳动力成本让不少企业都开始向智能制造化转型发展,直接促使着工业机器人行业的进步。未来,工业机器人代替普通工人完成流水线操作已经成为了大势所趋,而这也是中国未来发展制造也的重大战略之一。

   

目前,全球已经进入了工业4.0智能工厂时代。工业机器人产业以极快的速度发展,预计2017年全球工业机器人销量仍会以呈现大幅的增长。而我国作为制造业大国,劳动力成本的影响尤为重大,这也导致我国工业机器人产业发展非常迅速,毕竟在产业转型升级的大背景之下,机器人替代人已经是未来趋势。


尤其是近年来,我国政策大力推动工业机器人产业发展,出台了相关产业规划引导,进一步确认我国未来将以机器人作为智能制造业的重要途径。在2017年两会政府报告中,就提到了要加快培育壮大新兴产业,其中人工智能更是被首次写入政府报告,说明智能制造已经上升到了国家战略层面,而机器人是人工智能+智能制造的具体体现,直接对整个制造业乃至更多领域起到促进转型升级的作用。


由此可见,未来产业机器人行业前景无限。国家撑腰,庞大的国内市场、数量可观的人才储备,这些都是发展工业机器人行业的优势条件,随着更多资本的进入,整个行业会迎来一个爆发期。


值得一提的是,目前阶段我国工业机器人使用率依然偏低,整个行业具有广阔的发展空间,需要更多的资本介入来促使其进步。


根据《中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》显示,2016年全年工业机器人的年总产量就达到了72426套,同比增长34.4%;预计2017年我国工业机器人年产量就将突破8万台大关,而到了2018年,中国工业机器人市场销量有望超越15万台将继续成为全球市场增长的最强劲驱动力。


未来随着国家政策的不断推进,敢于第一批吃螃蟹的龙头企业将获得可观的红利


机器人融合人工智能技术


在过去的几年里,工业化机器人生产规模越来越大,服务机器人也应用也逐渐增多。从技术水平看,机器人和人工智能技术(AI)的融合已经不是难题,机器人制造业或许将进入2.0时期。


数据显示,2016年度全球机器人产业较上一年度增长超过一成,机器人市场总资产达数百亿美金。预测到21世纪20年代,机器人市场规模将翻倍。单看中国机器人业,2017年度中国工业化机器人使用量估计在全球占比超4成,主要应用于汽车业以及电子金属业等。而人工智能产业目前总资产数十亿美金,预测至2020年将增长到近500亿美金。


业内人士认为,这两个市场规模都很大的两个高科技产业的交叉,首先AI机器人研发资金是有保证的。至于技术层面的问题,人工向智能机器人需要大量数据的支撑以及高性能技术的研发。未来实现AI机器人或许大规模用于工业同时,或许还可以在公共邻域初步实现AI机器人服务。


知情人士表示,人工智能机器人的关键在于将人工智能的技术与机器人制造相互融合,切实做到机器人智能化同时加快机器人、人工智能两大产业相互促进发展。目前我国机器人行业应用较少未来成长潜力大,而且相关部门也出台了一系列有利政策,为AI机器人业的发展实现政策支撑,这些都为机器人产业新一轮发展壮大提供有利条件。


中国机器人应用存在局限


目前用于生产环境的工业机器人用的是成熟的控制技术+先进的制造技术+严谨的设计。为什么先要明确这一点,因为分析国内机器人的水平无非就是弄清楚这个行业里面哪些是国人可以做到的,哪些是做不到的。


上述三点会在后面逐一分析,先说一下目前国内工业机器人的应用场合。据我了解,大概有一下几种(个人水平有限,欢迎各位拍砖补充):


高强度加工制造业,比如汽车制造业(焊接机器人弧焊机器人,组装机器人…)只是部分工段使用了工业机器人,国外汽车制造业自动化水平更好另当别论;工业机器人的使用是为了解决良品率和效率的问题。


特殊工作环境(不适宜工人施工的场合),比如水下机器人(我目前正在研究的方向);人去太危险,或者靠人根本就实现不了,机器人做的要比人更好。

其实自动化的问题很久以前就已经解决了,当然那种自动化生产线是专门设计的,为了某一类甚至某一种型号的产品设计的流水线。这样就出现了一个问题,它不能满足小批量或者中小批量个性化的制造需求。


工业机器人是在这种前提下被炒的火热,工业机器人也是一种自动化的机器,由工程师预先设置好工作流程,和数控加工中心其实很类似。之所以说他是柔性的,是因为可以通过不同的代码及命令组合实现复杂的加工过程。


那既然工业机器人这么灵活,可以满足这么多的需求,那就一定也有他的弱点吧?答案是肯定的,工业机器人之所以能够实现柔性制造,实现看起无限的可能,那么对他自身的要求也是极高的(参考一代大咖达芬奇)。说机器人是制造业皇冠上的明珠不为过,但是未来明珠上面也可能镶嵌钻石。

  

工业机器人的设计生产的难点在哪里呢。这就要讲到最开头说到的三个问题:控制,制造,设计。


前面说到工业机器人用到的是成熟的控制技术,为什么这么说。工业环境中最重要的是稳定性,大家可能也了解到目前机器人领域各种视觉算法,人工智能算法,人形机器人… 很炫,但是也很遗憾,目前基本都处在实验室阶段,只有很少一部分用于实际生产环境,比如摄像头也仅仅用于辅助定位和简单识别物体。这些控制技术中国是可以做到的,而且看中国的App行业的发展,大家有实力做到甚至做好。


先进的制造技术是机器人关键部件的生产制造,影响机器人精度的电机,减速器,轴承…这类组件目前基本都被国外企业垄断。大力矩永磁电机或者直流AC伺服控制器,那都是相当的贵,而且不敢用国产的。不是崇洋媚外,而是国内做的参数,指标,稳定性上不去呀,即使有的宣称的参数是符合的,但是也不敢用呀,因为社会公信力,因为国家标准,因为检验和测试。就说一点大家就能清楚:在国内选购电机和谐波减速器都没有一家像样的正规网站呀,要知道国外厂商会把他们做的各个细节的所有参数做筛选,而且可以根据你需要的参数做在线设计,罗列合适的型号,甚至电机的工程图,三维图也供下载,设计人员起来轻松加愉快。

弧焊机器人

人机协作掀起新制造革命


在带领传统制造业转型升级的过程中,机器人产业被寄予厚望。工业机器人是智能工厂、无人工厂中的核心装备,汽车制造、机械制造、电子器件、集成电路、塑料加工等较大规模生产企业都涉及工业机器人的应用。在工业发达国家,工业机器人经历近半个世纪的迅速发展,其技术日趋成熟,已在诸多工业领域得到广泛应用。

据联合国欧洲经济委员会和国际机器人联合会的统计,从20世纪下半叶开始,世界机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头,世界工业机器人市场前景很好:1960年~2006年年底,全球已累计安装工业机器人175万余台;2005年以来,全球每年新安装工业机器人达10万套以上;2008年以后,全球工业机器人的装机量已超过百万台,约为103.57万台且这一数据还在增长。


在这股全球范围内的智能工厂和生产数字化通信产品的风潮中,在产品制造中找回人性化的一面将是新趋势。这是产品个性化需求的趋势。丹麦优傲机器人(Universal Robots)首席技术官艾斯本·奥斯特加更将之超前地概括为“工业5.0”。


在未来的智能化工业中,对于机器人在制造生产中扮演的角色也将有新的要求。工业机器人之父,恩格尔·伯格(Engel Berger)曾指出,如果一个自动的设备只做一件事情,那这个设备就不能称为机器人,只能叫做自动化,真正的机器人应该具有做各种不同工作的能力。


“以汽车行业为例,鉴于市场的发展演变和顾客对所购商品的高度个性化需求,人类创造性的重新加入势在必行。” 艾斯本·奥斯特加认为,尽管机器人善于以标准化流程大批量制造标准产品,但如果想要让每件产品都有一点与众不同,就需要人类对机器人给予引导。


因而,在生产过程中,机器人只有与工人或操作人员的良性协作,其自动化才能更好地发挥潜能。


根据顶尖咨询公司埃森哲(Accenture Consulting)的一项调查显示,85%的制造商预计:到2020年,制造业的技术焦点将转向“人机协作”。


传统工业机器人在自动化生产中,往往需要繁杂的编程和漫长的精力做设定,而能够做到的也仅仅是按照既定的程序进行工作。然而,新型协作机器人能够直接与人类员工并肩工作。在人机协作领域中,人与机器得以互补和促进。工人可以加入人性化元素,使产品个性化,而协作机器人可以事先进行产品加工,或是为工人备妥需要加工的产品。

  

“机器人的使用不代表工人将被替代,而是增强工人的能力,并且让他们能够使用协作机器人作为多功能的工具;工人则可以发挥创造性,处理更为复杂的项目。” 艾斯本·奥斯特加强调。


2016工博会期间,本土机器人制造公司新松机器人推出了一款具备柔性多关节技术和可动双目视觉系统的双臂协作机器人。两条伸展开近3米长的双臂,共14个关节的灵活柔性和可动双目视觉系统,能够对人双臂做出的任意动作即学即会,还可以装配手表甚至穿针引线……这款双臂协作机器人具有高灵活性、安全性、自主避障等特点,可以为用户提供更加集成化、柔性化的解决方案,可以快速布局于自动化工厂、仓储分拣、自动化货物超市,实现物料自动搬运、物品上下料、物料分拣等。它改变了传统工业机器人的操控方式,无需编程,通过拖拽的方式就能让机器人记住运行轨迹,下一次就可以自动运行。同时每条臂有七个自由度,更能适应狭小的空间,对于目前中国的工厂来说,可以很方便地实现生产线改造,进行渐进式的升级替代。


智能化的浪潮正席卷中国制造业。这背后需要强大的智能装备支撑,包括强大的工业自动化App、基于机器人的自动生产线、一站式解决方案等等。这是一个漫长的过程,也是传统制造业长期努力的方向。而从机器人到自动化的生产线,到智能工厂,再到全面的智能制造,渐进式的升级转型更符合中国制造业的现状。


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