原创关于中国机器人及自动化产业的思考

 2015-11-23 16:56  1107 19 19 分类: 机器人/ AI

随着中国制造业的转型升级需要，“机器换人”在中国的各大省份和城市均表现出了迫切的需求，国家和政府均出台了相关的支持和鼓励政策。最近举行的中国上海第十七届中国工业博览会集中了世界及中国的机器人自动化产业最近技术和研究成果，给了我们一个了解当前机器人及自动化产业发展动向的窗口。总结本次展会所展出的机器人可以看出以下几个方面：

国外机器人注重通用性，国内机器人注重专用性。国外的机器人厂商主要研发力量在于集中解决工业机器人应用过程中所遇到的共性问题，希望一次生产能适用不同的领域和工况，例如，研发小型轻量化机器人、机器人的力控制技术、高速重载机器人等等。而国内由于在传统的机器人领域很难与国外的大品牌竞争，因此更加看重特殊功能机器人市场，比如说移动机器人、送餐服务机器人，以及喷漆机器人等等。

轻量化、小型化、与人协作是趋势。本次展出的机器人有众多产品显示了他们的轻量和小型的优势，特别是可以看出，更多厂商注重了机器人与机器人、机器人与人的共同工作环境，改变了传统的需要围栏式的机器人工作模式，而是人机协同工作。

并联机器人用量不大，但不可缺。虽然并联机器人的用量并不如串联式的工业机器人那么大，但是由于其超高速的性能和高刚度特征，大部分厂家仍然在继续投入研发，并推出并联机器人产品，但是其构型特征局限于常规的几种，例如用于娱乐的Stewart平台，以及包装行业的二自由度及三自由度并联Delta机器人。

娱乐机器人及服务机器人较少，但是已经开始受到关注。展会中已经开始有部分娱乐机器人及服务机器人的身影，例如钱江机器人的下象棋机器人、新松的送餐机器人，但是其总数量还不算很多。

模块化、网络化是趋势。随着大数据、网络时代的来临，一方面许多商家推出了兼容TCP/IP协议，EtherCAT、Ethernet等协议的机器人，以及机器人模块。另一方面，如何实现机器人的快速构建，也是机器人产业面临的问题。目前国内也有迹象开始研究模块化机器人，但是目前停留在简单的模块上（如采用步进电机构成低沉本的模块，使用CAN总线通讯等等），而国外的模块化机器人则相对来说成熟，例如，Schunk公司的模块化机器人。

移动机器人，特别是全向移动机器人是先锋。具有大的工作空间，灵活机动，与人共融，是当前机器人的发展方向之一。具有这种特征的机器人在本次展会也有展示，如KUKA的KBR iiwa机器人，它基于麦克纳姆轮实现了全向移动，并配合轻量化操作臂实现了移动操作功能，能够实现无限的工作空间，灵活的操作能力。但是，这种全向移动的方法缺陷是与地面的摩擦力过大，受到了很大限制，例如某展台展示的全向移动机器人，地面很明显可以看到划痕，而KUKA也不得不在机器人活动范围加上铁皮地板。

机器人应用技术开始受到重视。目前，国内的固高公司已经开始研究机器人的基于力的示教牵引，以提高机器人的易用性效果，而UR机器人公司则已经在其机器人上实现此功能，因此，国内在此方面的研究还是要落后一些。虽然UR的力牵引示教功能还不完善，但是依靠其力控制技术，他们也能实现与人的共同合作。

特殊领域用途机器人体现了国内与国外处于同一起跑线。虽然国外的特殊领域用途机器人也研究了很多年，并且取得了丰硕的成果，但是由于国内的环境与国外环境不一样，而且技术需求也不一样，因此对于瞄准中国市场来说，国内的特殊机器人与国外的可以应用于国内市场的特殊机器人具有同等的机遇，例如，新松的“刷油漆”机器人、电线巡检机器人、中国重工的排爆机器人等。

机器人建模编程软件开始受到重视。机器人技术发展的另一方面是需要依赖软件的实现。由于前期的机器人厂家均只看重自家的产品，因此其软件封闭性较强。最新的趋势则是要利益共享，统一标准，例如很多软件能够兼容多种类型的机器人，ABB的RobotStudio以及KUKA正在跟西门子合作开发属于自己的软件，期望借助于这些软件，其机器人能够与自动化生产线无缝融合。

大公司之间竞争变得激烈。随着机器人技术的发展日新月异，机器人公司之间的竞争变得越来越激烈，大公司吞并小公司的事情经常发生。但是，有价值的技术终究不会被埋没，总会找到自己的空间。

在自动化展馆，也展出了很多新的自动化技术。总的说来，在自动化领域还是以西门子、ABB等公司为巨头，新的发展趋势主要是面向自动化的成套技术解决方案，而成套技术的优势在于各大厂商可以方便地集成自己的新技术，能够让生产线的柔性化程度更强。

本文转自中科院宁波材料所所刊，作者郑天江