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“工业5.0”时代:从机器换人到人机协作

核心提示: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的应用。

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的应用。

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。

人机协作和产品个性化制造

不过传统的工业机器人同样面临一场革命。

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指导。

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,其自动化才能更好的发挥潜能。

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。

 

(图为在加拿大多伦多的Paradigm Electronics电子公司的工厂中,UR10机器人与员工并肩工作,为扬声器箱进行打磨抛光。)

渐进式替代改造生产线

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…… 这块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。

 

(图为新松七轴双臂协作机器人)

在中科新松的上海总部,还有一个以生产制造个性化水杯为例的工业4.0解决方案展示区。新松的协作机器人就在其间有条不紊地完成检测、激光打标、组装等一系列各个流程的生产。而所需的空间可以十分紧凑。

 

(图为新松工业4.0解决方案展示区)

这是一个现代化、数字化、自动化的综合生产系统,通过大量的电子、信息以及调度系统将机器人应用系统、自动化装配检测系统、智能物流系统以及智能立体仓库等四大模块化生产线有机协调工作,从而实现生产环节的全自动化、数字化和无人化。

“七轴双臂协作机器人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。”中科新松研发工程师陈宏伟对本刊表示,以目前中国的制造业发展现状来看,这种逐步的替代显然更为实际,“他们不需要一次性投入大量资金来引入一整条自动化生产线,协作机器人可以帮助他们更方便切入自动化、智能化。”

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软件、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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