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工业机器人发展现状与趋势

[ 发布日期:2018-05-30 16:18:05 点击:1044 来源:普瑞森(PRS)精密轴承 【打印此文】 【关闭窗口】]


编者按:山东大学李贻斌教授是科技部家863项目机器人家,受机器人大讲堂邀请,在太原理工做了期关于工业机器人的演讲。详细阐述了我工业机器人的产业现状,技术短板,未来的技术发展趋势。收藏。
1 世界工业机器人发展现状

工业机器人产业构成分为上游、中游、下游。上游包括些关键的核心部件,中游主要是指本体以及集成技术,下游包括二次开发以及周边设备的开发。

现在的工业机器人技术可以说基本集中在了日本和欧洲。在日本,它的关键性部件——减速器是遥遥先的,并且已经形成了很强的技术壁垒;德的工业机器人原材料、本体零部件具有很大的优势;在中,我们现在的机器人产业是处在产业链的下游,主要是系统集成、二次开发、定制性部件和售后服务。也就是说,我们的技术还处在低。

由于发达家的劳动力出现地比较早,环境的因素也促使他们很早就开始发展工业机器人,从而形成了先发的优势。比如美,从上世纪50年代已经提出了“工业机器人”的概念;而日本在70年代就已经形成了工业机器人产业化的发展。他们有深厚的技术积累,包括些关键部件的核心技术。从现在的产能和保有量来看,日本的产能达到66%,它的保有量大概每万人300多台;而中的保有量还是比较低的,可正因为低,所以在中有更大的市场。

近年来,从球工业机器人的销售数据来看,中是年年递增,2016年达到29万台,到2019年可能将会突破40万台。工业机器人的社会需求还是非常旺盛的,并且它保持了比较高的增长速度,未来十年,球工业机器人的销量平均增长将会保持在12%左右。

现在的工业机器人的应用也非常集中,集中在这样五个家:中、韩、日本、美、德。这些家工业机器人的销量占到了75%。而从2013年以后,中就成了球大的工业机器人市场。

在应用行业上来说,大的应用行业在汽车制造域,它占了38.7%,其实在内这个数量还要大的多,接近50%都是用在汽车制造域。电力/电子行业这几年的应用量增长非常快,现在已经达到了21%左右,并且这个比例还会进步提高。尤其是在我们家,我们家的电子产品的生产能力占球的大概百分之六七十。在中,电力/电子行业,工业机器人的应用将会有更大的市场。

从品来讲,现在的工业机器人市场份额被四大品所占有:KUKA20%,FANUC15%,YASKAWA15%,ABB10%,他们加起来超过了60%。

四大品基本上可以分为两系:欧系和日系。ABB、库卡是欧系的代表,他们的主要应用域是汽车制造,在3C、汽车加工等方面也有些新的应用;对日系来说,它的主要应用域也是汽车工业,而且日系在电子行业当中的应用技术做得也比较好。这两年的用量增加地也非常快,因为他们的工业机器人和视觉系统相结合,形成比较精密的装备。

我工业机器人发展现状

从2013年以来,我的工业机器人的技术发展也非常快,主要得益于家政策保障、宏观经济促进、社会环境推动、技术发展支撑这四个方面。

劳动力的成本增加之后,也迫使人们用机器人来代替人进行生产。同时,我们的些关键性的核心部件逐渐产化,对于低的机器人已经实现了核心部件的产化,但是高还不行;随着新技术的出现,将会促进机器人技术的进步发展。

我工业机器人的销售量这几年逐年提升,2013年是3.7万台左右,到2016年接近9万台。

58棋牌 从技术层次度上来说,从2015年已经开始进入了市场的启动期,我们现在正处在个技术的快速发展期。大概在2025年左右,工业机器人技术将会在我们内实现大发展。

截止2016年已建和在建的工业机器人产业园区近50家;有影响力的机器人公司预计有800多家;上市公司涉及机器人业务的公司超过50家;中内地机器人企业2015年增长了30%。现在,大家都充分认识到了机器人的重要性,各地都在积发展机器人。

具有代表性的我工业机器人企业包括新松机器人自动化58棋牌、哈尔滨博实自动化股份58棋牌、南京埃斯顿自动化58棋牌。

我们家非常重视减速器、伺服器、控制器这三项关键零部件研发,这三大关键零部件占工业机器人成本比重超过70%。这些在过去基本依靠外技术,我们现在也逐渐有了自己的产品。

精密减速机,现在内代表性企业有南通振康、苏州绿的。

RV减速器企业:南通振康、秦川发展、山东帅克,他们也都有了自己的产品,而且产品的性能与日本的相比也差不了多少。

现在减速器性能好的可以很好,但是在很多时候我们的原材料还达不到要求,在这方面还需要进步努力。

谐波减速机来说,苏州绿的做得比较好,他们攻克了核心技术,有别于其他家的产品,它的性能指标也基本上达到了外的性能指标,但是产品的致性和量化方面还有待于提升。

伺服系统分为欧美系和日系,欧系有西门子、Lust、博世力士乐、倍福等;日系主要有安川、松下、三菱等。

控制器:外的四大家族都有自己的控制器,而我们内的固高驱控般用在低产品上。

他们在关键部件上的研发为工业机器人的产化作出了巨大贡献。

3 我工业机器人发展瓶颈

发展瓶颈1:际厂商先发优势,产机器人市场份额低。

要进行市场份额的突破,就得占高市场,我们现在基本上是走低市场,我们要想办法走高市场。

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率等方面需要进步提升。

伺服系统的电机动态响应、过载能力、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,产机器人产业面临性能与成本的双重压力;产品低化、低水平重复,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,占机器人技术及产业际制高点形势严峻。

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:缺少高技术人才,与际发达家存在定差距。

现在家已经意识到了这个问题,目前球共有28家高校建立了机器人工程的业,有些学校像湖南大学、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业人才。

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。

以前的机器人只是个“机器”人,能做的都是些简单的、低的任务,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。

现在的机器人只是个传统的殊设备,它在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率的要求。新代机器人才可以叫“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应用,也要注意低应用。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,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,我们希望做到下代工业机器人,包括柔性臂、双臂人机协同,要具有安性、交互性。

要做到这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;人说句话,机器人就能理解这句话从而做出行动;这是个根本的改变。

(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个空间当中进行作业,而不至于损伤人或者损伤自身。

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