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中国工业机器人四大瓶颈与突破点

发布时间:2017-05-15 作者:佚名 
关键字:工业机器人 
工业机器人技术是先进制造技术的代表,是国家工业竞争力的集中体现,目前,中国已然成了工业机器人最大的市场。但是总体上看,中国的工业机器人关键技术在世界上还比较落后,很多关键部件还需要依赖进口。

 
    发展瓶颈2:减速器、伺服机等核心零部件性能有待提高。
 
    比如精密减速机在额定扭矩和传动效率等方面需要进一步提升。
 
    伺服系统的电机动态响应、过载能力、效率等方面存在差距;工业机器人需要15个系列,而我们现在还达不到这样一个水平。
 
    控制器硬件方面差距较小;软件实现的构建、控制算法、二次开发方面存在差距;动力学性能有待完善;工艺软件包、工艺应用上尚有差距。
 
    工业机器人系统:核心技术缺失、产业空心化,国产机器人产业面临性能与成本的双重压力;产品低端化、低水平重复,国产机器人产业需求与现有产品性能之间的矛盾突出;前沿技术研究零散,系统性支持缺失,占领机器人技术及产业国际制高点形势严峻。
 
    发展瓶颈3:原材料缺失,导致企业生产成本上升。
 
    今后的工业机器人会使用碳纤维、尼龙等复合材料。
 
    发展瓶颈4:缺少高端技术人才,与国际发达国家存在一定差距。
 
    现在国家已经意识到了这个问题,目前全球一共有28家高校建立了机器人工程的专业,有一些学校像湖南大学、东南大学、东北大学甚至都成立了机器人学院来培养机器人的专业人才。
 
    4 工业机器人未来发展趋势
 
    工业机械手、工业机械臂,它所做的工作是要求有速度、精度、重载的,但是灵活性还不够。
 
    人类工作分工比例:胳膊为主20%,双手为主80%。富士康有百万台工业机器人的应用计划,但最后并没有达到它的目标,因为它的很多工作需要手部的操作,而不是臂的问题。
 
    现在的工业机器人可以讲还是残疾的机器人,还需要进一步完善。
 
    对于现有的工业机器人要扩展它的功能、提高它的性能,使它变成一个智能设备。新型机器人研发上,我们希望研发灵巧性的机器人,包括双臂机器人、柔性机器人、灵巧手、智能传感机器人等。
 
    以前的机器人只是一个“机器”人,能做的都是一些简单的、低级的任务,相对来说对环境适应能力比较差。我们希望通过技术的进步,提升机器人的性能,真正让“机器”变成人,使它能够完成复杂、高级的任务,适应环境的变化。
 
    机器人现在正在进行着由“机器”向人进化的过程中。
 
    现在的机器人只是一个传统的特殊设备,它在一些关键性的环节上进行应用,与人之间是互补的关系,但可以满足市场对质量和效率的要求。新一代机器人才可以叫“机器人”,它的应用更加普遍,可以实现与人的替代关系,可以满足市场对新制造模式的需求,减人力、降成本、提高产品竞争力。
 
    除此之外,还需要考虑机器人的应用场景,我们不要只是盯着高端应用,也要注意低端应用。比如卫浴五金(打磨抛光),看似简单的工作,如果要让机器人来做,它要有一些力的感知等要求,它的应用要求甚至要比用在汽车生产线上的还要高,比如它要防水、防尘、防爆;力控制、离线编程、曲面规划、打磨工艺。这个行业对价格也非常敏感,如何做低成本的系统,这是大家要考虑的。
 
    对于工业机器人来讲,一定要和传感相结合,尤其是与视觉相结合,来扩展工业机器人新的应用,同时也使得工业机器人更加适应于环境的变化、任务的变化。
 
    工业机器人今后也不再只是做一些单元性的机器人单元,要走向“数字化工厂”。
 
    这是现有的机器人,我们希望做到下一代工业机器人,包括柔性臂、双臂人机协同,要具有安全性、交互性。
 
    要做到这一点必须挑战四个任务:环境挑战、任务挑战、行为方式挑战、自然交互挑战。
 
    针对上面的这几个挑战,我们要重点研究的问题包括:
 
    (1)环境理解问题:研究机器人在自然、不可预知、动态环境中的感知。
 
    (2)行为方式及安全问题:研究机器人和人在紧密接触、密切配合行为过程中确保人-机-物安全的技术。
 
    (3)交互问题:研究机器人作为“人类助手”、乃至进入普通人生活相适应的友好、智能、自然的人机交互技术。
 
    过去都是以机器为中心,人推动摇控器、手把手教机器人怎么干活;今后应该以人为中心。机器人来适应人,比如人打个手势,机器人就知道干什么;人说一句话,机器人就能理解这句话从而做出行动;这是一个根本的改变。
 
    (4)学习与进化问题:研究基于反馈思想的在线学习方法,通过不断的在线学习和吸收他人的观点,提高自身能力,实现进化,使其能够适应外界不断变化环境和复杂多变的作业任务。在这个问题中,要研究自主学习、协同进化、机器思维、成长发育等内容。
 
    这是新一代机器人的典型代表,包括库卡、ABB。它们希望机器人能和人在同一个空间当中进行作业,而不至于损伤人或者损伤自身。
 
    我们希望利用新一代机器人构造“智慧的工厂”,这就是工业4.0提出来的发展方向。
 
    以上来源于山东大学李贻斌教授在机器人大讲堂三晋行中的讲座内容精选。
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