日本、歐美等國(guó)家已經(jīng)大量使用機(jī)器人參與工業(yè)制造,從各種宣傳的視頻及業(yè)內(nèi)人士的評(píng)價(jià)看得出來(lái)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)已經(jīng)很成熟。工業(yè)機(jī)器人既提高生產(chǎn)效率又提高產(chǎn)品質(zhì)量,在中國(guó)為什么不推廣使用呢?不管是政策上還是技術(shù)上的原因,本文針對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了討論!

中國(guó)工業(yè)機(jī)器人推廣普及難原因何在?

產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型這幾個(gè)詞,從開(kāi)始聽(tīng)到到現(xiàn)在國(guó)家在中央層面已經(jīng)喊了十多年了,但是要說(shuō)真正讓人感覺(jué)產(chǎn)業(yè)升級(jí)和轉(zhuǎn)型迫在眉睫,不升級(jí)不轉(zhuǎn)型就死的時(shí)間段也就是08年以后,但我認(rèn)為嚴(yán)格說(shuō)應(yīng)該是11年開(kāi)始,也就是這幾年,大家才真正認(rèn)識(shí)到制造業(yè)自動(dòng)化迫在眉睫,因?yàn)殡m然十幾二十年一直以來(lái)中國(guó)的勞動(dòng)力成本都在持續(xù)上升,但是自從08年后的四萬(wàn)億雞血以及之后的通貨膨脹指數(shù)飆升,勞動(dòng)力成本和其它各項(xiàng)成本的突然飆升,才讓企業(yè)家深刻體會(huì)到人工的昂貴以及這種人工的制造業(yè)不可持續(xù)。

所以,這一兩年產(chǎn)業(yè)升級(jí)以及自動(dòng)化,也就是國(guó)家提出的“兩化”————信息化和自動(dòng)化,這已經(jīng)上升到了國(guó)家戰(zhàn)略,中央層面高度重視,已經(jīng)在開(kāi)始著手頂層設(shè)計(jì),既然是頂層設(shè)計(jì),那么當(dāng)然國(guó)家是大力支持和扶持的,也在對(duì)很多進(jìn)行自動(dòng)化改造升級(jí)的企業(yè)進(jìn)行補(bǔ)貼。財(cái)政方面,銀行貸款也優(yōu)先這類(lèi)型企業(yè),也就是所謂的先進(jìn)產(chǎn)業(yè),所以,在國(guó)家層面,是大力鼓勵(lì)發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用的,而題主問(wèn)為什么不進(jìn)行大規(guī)模推廣應(yīng)用,我想說(shuō),這不是國(guó)家不支持的原因,而是中國(guó)制造業(yè)的問(wèn)題,導(dǎo)致有心而無(wú)力。

既然國(guó)家鼓勵(lì)和補(bǔ)貼,那為什么在國(guó)內(nèi)沒(méi)見(jiàn)大范圍應(yīng)用和推廣倒是機(jī)器人公司大把呢?

首先,工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正是國(guó)家鼓勵(lì)的優(yōu)先扶持和發(fā)展的先進(jìn)產(chǎn)業(yè),各方面政策優(yōu)惠都利好,加上國(guó)內(nèi)外資本的青睞,這類(lèi)企業(yè)自然就多。

其次,過(guò)去中國(guó)的制造業(yè)大部分屬于低端制造業(yè)和勞動(dòng)力密集型的,這也就是說(shuō),中國(guó)工廠雖然多,員工上千上幾萬(wàn)大工廠也很多,但是真正盈利高的不多,大部分工廠看似很大很多員工,但只不過(guò)都是在低價(jià)走量,勉強(qiáng)生存罷了,比如服裝鞋帽企業(yè),動(dòng)輒幾千員工,其實(shí)一件衣服一雙鞋也就賺幾塊錢(qián)而已,有些還沒(méi)有。那么如此低利潤(rùn)的產(chǎn)品何以容得下這昂貴的工業(yè)機(jī)器人?

一、制造業(yè)要自動(dòng)化確實(shí)不是你上一個(gè)工業(yè)機(jī)械手就解決的,因?yàn)楣I(yè)機(jī)器人是沒(méi)有感情的,沒(méi)有思維和思考能力的,一切都是按照程序走的,這就意味著你要提前編好程序,告訴機(jī)器人怎么走怎么做,我什么東西放在哪,要移動(dòng)到哪里,而且還要在規(guī)定時(shí)間執(zhí)行相應(yīng)命令,要做到這些,必須有個(gè)重要的配套設(shè)備——夾具,夾具是固定產(chǎn)品位置的,一般在設(shè)置好的位置上,然后把該位置通過(guò)程序告訴機(jī)器人。

二、機(jī)器人的代表就是機(jī)械手,機(jī)械手有六個(gè)自由度,自由度越大越靈活,就像人的手,捆綁住限制了自由性也就靈活度降低,也就夠不著拿不到放不到某個(gè)位置上的東西。

三、機(jī)器人沒(méi)有任何情感,那怎么讓它有感覺(jué),那就使用傳感器,讓機(jī)器人感知溫度和位置等信息,感覺(jué)有了,就像人的神經(jīng),感覺(jué)到了,也要有反饋和修正回路吧,這一條“執(zhí)行神經(jīng)”關(guān)系到伺服電機(jī)、控制系統(tǒng)、編程軟件、傳感器等軟硬件。這每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要技術(shù)員。

四、一條使用機(jī)器人的自動(dòng)化產(chǎn)品線(xiàn)涉及到操作它的產(chǎn)業(yè)工人、指揮它的工程師和編程師、工裝夾具、維護(hù)它的后勤技術(shù)員。

綜合上述一二三四點(diǎn),先從軟硬件上看,國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有穩(wěn)定性和精度高的伺服電機(jī),在機(jī)器人上使用的諸如傳感器等元件上,國(guó)內(nèi)的技術(shù)還不是很高,雖然有,但品質(zhì)真的不怎么樣,這個(gè)可以關(guān)注一下中國(guó)的軍事實(shí)力(但不是看那些什么國(guó)際領(lǐng)先,自助知識(shí)產(chǎn)權(quán)等類(lèi)的優(yōu)越感報(bào)道。這就意味著要進(jìn)口,目前使用較多的還是日本的產(chǎn)品,也就推高了機(jī)器人價(jià)格。再者中國(guó)雖有職業(yè)學(xué)校和高等院校培養(yǎng)技術(shù)人員,但能真正能獨(dú)立設(shè)計(jì)夾具和編寫(xiě)機(jī)器人程序的真沒(méi)有多少,這就意味著使用這類(lèi)產(chǎn)業(yè)工人成本較高。另外,目前世界上自由度最高的六自由度機(jī)器手,中國(guó)現(xiàn)在的技術(shù)靠自己不知還要多少年,自由度越高,技術(shù)難度越大,價(jià)格也不便宜。

所以,從目前來(lái)看,國(guó)內(nèi)從機(jī)器人制造到產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員等方面都還不具備,機(jī)器人制造主要還是依靠日本德國(guó)等國(guó)在中國(guó)的機(jī)器人工廠(那些遍地都是的國(guó)產(chǎn)企業(yè)就忽略吧有點(diǎn)低端,高品質(zhì)軟硬件也依賴(lài)進(jìn)口,產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員匱乏,成本高昂,這里面的編程軟件也基本使用外國(guó)軟件,還有控制系統(tǒng),就像人的大腦,也有聰明和笨的區(qū)別,體現(xiàn)出來(lái)就是穩(wěn)定性,國(guó)內(nèi)的控制系統(tǒng)好像基本屬于空白吧!那么這一路下來(lái)的成本都不是中國(guó)的大部分低端制造企業(yè)可以承受的。

最后也說(shuō)一下,也不是基本沒(méi)有,而是主要應(yīng)用在諸如合資汽車(chē)廠和一些有資金有實(shí)力的大企業(yè)中,一些產(chǎn)品有前景的中小企業(yè)也有應(yīng)用,但是真的不多(如果你是一位懂機(jī)器人的工程師,你愿意去中小企業(yè)嗎?但不管怎樣,中國(guó)會(huì)一直進(jìn)步的,但是路還真的好遠(yuǎn)啊～

首先,是末端執(zhí)行器,一般是夾子,因此能抓取的物體有限,日本有個(gè)實(shí)驗(yàn)正的研究的就是能抓取的多種物體機(jī)械臂(例如靈巧手)。但是一旦是多類(lèi)型的物體,就要加額外的傳感器,例如攝像頭,這將涉及機(jī)器視覺(jué),這又是個(gè)問(wèn)題。如果抓取的柔性體,又是坑爹的事。因此一般能完成都是單一的重復(fù)性工作任務(wù);

第二,是負(fù)載質(zhì)量比(機(jī)械壁能抓取的物體的質(zhì)量與本身質(zhì)量的比),但是串聯(lián)式機(jī)械結(jié)構(gòu),帶負(fù)載能力有限。

第三,力的問(wèn)題。重物限使能抓起,還涉及動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,特別是高速高負(fù)載高精度(又涉及電機(jī)了),這是一個(gè)麻煩的問(wèn)題。目前一般用的都是運(yùn)動(dòng)學(xué)(當(dāng)然存在累積誤差、摩擦力、噪聲等),目前學(xué)術(shù)上動(dòng)力學(xué)研究比效多-----想讓一個(gè)機(jī)械臂快速重復(fù)抓取雞蛋,是相當(dāng)難的;

第四,多機(jī)械臂合作,但這又不是很成熟的技術(shù),能做到工業(yè)級(jí)的是N人,學(xué)院派不說(shuō);

第五,工作空間,工業(yè)機(jī)械臂工作空間不大,如果轉(zhuǎn)為移動(dòng)式機(jī)器,你可以看一下RoboCup@Work,實(shí)際應(yīng)用還要等幾年。

最后一個(gè)問(wèn)題:程序和硬件(要完成軌跡規(guī)劃、避障還是有點(diǎn)難度),不過(guò)國(guó)內(nèi)這個(gè)只要有市場(chǎng),應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題。