日本、歐美等國家已經(jīng)大量使用機器人參與工業(yè)制造,從各種宣傳的視頻及業(yè)內(nèi)人士的評價看得出來工業(yè)機器人的技術(shù)已經(jīng)很成熟。工業(yè)機器人既提高生產(chǎn)效率又提高產(chǎn)品質(zhì)量,在中國為什么不推廣使用呢?不管是政策上還是技術(shù)上的原因,本文針對此問題進行了討論!
產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型這幾個詞,從開始聽到到現(xiàn)在國家在中央層面已經(jīng)喊了十多年了,但是要說真正讓人感覺產(chǎn)業(yè)升級和轉(zhuǎn)型迫在眉睫,不升級不轉(zhuǎn)型就死的時間段也就是08年以后,但我認(rèn)為嚴(yán)格說應(yīng)該是11年開始,也就是這幾年,大家才真正認(rèn)識到制造業(yè)自動化迫在眉睫,因為雖然十幾二十年一直以來中國的勞動力成本都在持續(xù)上升,但是自從08年后的四萬億雞血以及之后的通貨膨脹指數(shù)飆升,勞動力成本和其它各項成本的突然飆升,才讓企業(yè)家深刻體會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)升級以及自動化,也就是國家提出的“兩化”————信息化和自動化,這已經(jīng)上升到了國家戰(zhàn)略,中央層面高度重視,已經(jīng)在開始著手頂層設(shè)計,既然是頂層設(shè)計,那么當(dāng)然國家是大力支持和扶持的,也在對很多進行自動化改造升級的企業(yè)進行補貼。財政方面,銀行貸款也優(yōu)先這類型企業(yè),也就是所謂的先進產(chǎn)業(yè),所以,在國家層面,是大力鼓勵發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用的,而題主問為什么不進行大規(guī)模推廣應(yīng)用,我想說,這不是國家不支持的原因,而是中國制造業(yè)的問題,導(dǎo)致有心而無力。
既然國家鼓勵和補貼,那為什么在國內(nèi)沒見大范圍應(yīng)用和推廣倒是機器人公司大把呢?
首先,工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)正是國家鼓勵的優(yōu)先扶持和發(fā)展的先進產(chǎn)業(yè),各方面政策優(yōu)惠都利好,加上國內(nèi)外資本的青睞,這類企業(yè)自然就多。
其次,過去中國的制造業(yè)大部分屬于低端制造業(yè)和勞動力密集型的,這也就是說,中國工廠雖然多,員工上千上幾萬大工廠也很多,但是真正盈利高的不多,大部分工廠看似很大很多員工,但只不過都是在低價走量,勉強生存罷了,比如服裝鞋帽企業(yè),動輒幾千員工,其實一件衣服一雙鞋也就賺幾塊錢而已,有些還沒有。那么如此低利潤的產(chǎn)品何以容得下這昂貴的工業(yè)機器人?
觀點一:
一、制造業(yè)要自動化確實不是你上一個工業(yè)機械手就解決的,因為工業(yè)機器人是沒有感情的,沒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,告訴機器人怎么走怎么做,我什么東西放在哪,要移動到哪里,而且還要在規(guī)定時間執(zhí)行相應(yīng)命令,要做到這些,必須有個重要的配套設(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,然后把該位置通過程序告訴機器人。
二、機器人的代表就是機械手,機械手有六個自由度,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位置上的東西。
三、機器人沒有任何情感,那怎么讓它有感覺,那就使用傳感器,讓機器人感知溫度和位置等信息,感覺有了,就像人的神經(jīng),感覺到了,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、控制系統(tǒng)、編程軟件、傳感器等軟硬件。這每一個環(huán)節(jié)都需要技術(shù)員。
四、一條使用機器人的自動化產(chǎn)品線涉及到操作它的產(chǎn)業(yè)工人、指揮它的工程師和編程師、工裝夾具、維護它的后勤技術(shù)員。
綜合上述一二三四點,先從軟硬件上看,國內(nèi)目前沒有穩(wěn)定性和精度高的伺服電機,在機器人上使用的諸如傳感器等元件上,國內(nèi)的技術(shù)還不是很高,雖然有,但品質(zhì)真的不怎么樣,這個可以關(guān)注一下中國的軍事實力(但不是看那些什么國際領(lǐng)先,自助知識產(chǎn)權(quán)等類的優(yōu)越感報道。這就意味著要進口,目前使用較多的還是日本的產(chǎn)品,也就推高了機器人價格。再者中國雖有職業(yè)學(xué)校和高等院校培養(yǎng)技術(shù)人員,但能真正能獨立設(shè)計夾具和編寫機器人程序的真沒有多少,這就意味著使用這類產(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器手,中國現(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,價格也不便宜。
所以,從目前來看,國內(nèi)從機器人制造到產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員等方面都還不具備,機器人制造主要還是依靠日本德國等國在中國的機器人工廠(那些遍地都是的國產(chǎn)企業(yè)就忽略吧有點低端,高品質(zhì)軟硬件也依賴進口,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)出來就是穩(wěn)定性,國內(nèi)的控制系統(tǒng)好像基本屬于空白吧!那么這一路下來的成本都不是中國的大部分低端制造企業(yè)可以承受的。
最后也說一下,也不是基本沒有,而是主要應(yīng)用在諸如合資汽車廠和一些有資金有實力的大企業(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(如果你是一位懂機器人的工程師,你愿意去中小企業(yè)嗎?但不管怎樣,中國會一直進步的,但是路還真的好遠啊～
觀點二:
工業(yè)機器人能完成任務(wù)的有限。
首先,是末端執(zhí)行器,一般是夾子,因此能抓取的物體有限,日本有個實驗正的研究的就是能抓取的多種物體機械臂(例如靈巧手)。但是一旦是多類型的物體,就要加額外的傳感器,例如攝像頭,這將涉及機器視覺,這又是個問題。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)式機械結(jié)構(gòu),帶負(fù)載能力有限。
第三, 力的問題。重物限使能抓起,還涉及動力學(xué)問題,特別是高速高負(fù)載高精度(又涉及電機了),這是一個麻煩的問題。目前一般用的都是運動學(xué)(當(dāng)然存在累積誤差、摩擦力、噪聲等),目前學(xué)術(shù)上動力學(xué)研究比效多-----想讓一個機械臂快速重復(fù)抓取雞蛋,是相當(dāng)難的;
第四, 多機械臂合作,但這又不是很成熟的技術(shù),能做到工業(yè)級的是N人,學(xué)院派不說;
第五, 工作空間,工業(yè)機械臂工作空間不大,如果轉(zhuǎn)為移動式機器,你可以看一下RoboCup@Work,實際應(yīng)用還要等幾年。
最后一個問題:程序和硬件(要完成軌跡規(guī)劃、避障還是有點難度),不過國內(nèi)這個只要有市場,應(yīng)該沒問題。
