工業(yè)機(jī)器人：著力突破智能模塊

　　機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在國際上被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，發(fā)展機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成為世界各國搶占未來經(jīng)濟(jì)科技制高點(diǎn)的國家戰(zhàn)略?，F(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車及汽車零部件制造業(yè)、機(jī)械加工業(yè)、電子電氣行業(yè)、橡膠及塑料行業(yè)、食品工業(yè)等諸多領(lǐng)域。作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標(biāo)志。

　　在技術(shù)發(fā)展方面，未來工業(yè)機(jī)器人將在精度、速度、效率、人機(jī)交互和智能化等方面進(jìn)一步發(fā)展。

　　機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化方向發(fā)展。例如，關(guān)節(jié)模塊中伺服電機(jī)、減速器、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊以重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)。控制系統(tǒng)向開放化、高集成度方向發(fā)展，將采用PC機(jī)的開發(fā)型控制系統(tǒng)，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化。控制系統(tǒng)器件集成度將提高，控制柜越來越小巧。傳感器作用日益突出，裝配、焊接機(jī)器人采用位置、速度、加速度、力覺等傳感器，遙控機(jī)器人則采用視覺、聲音、力覺、觸覺等多傳感器融合技術(shù)進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制。另外，隨著機(jī)器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人將日趨智能，自主學(xué)習(xí)的同時(shí)還能自主挖掘大數(shù)據(jù)價(jià)值。

　　值得一提的是，2011年以來，我國工業(yè)機(jī)器人市場快速增長，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成，但國內(nèi)機(jī)器人核心技術(shù)仍受制于人，相關(guān)產(chǎn)品質(zhì)量、性能、可靠性等方面也與國外產(chǎn)品有較大差距。

　　據(jù)悉，工業(yè)機(jī)器人核心零部件包括高精度減速器、高性能交流伺服電機(jī)和驅(qū)動器、高性能控制器等。這些核心零部件對整個(gè)工業(yè)機(jī)器人性能指標(biāo)起著關(guān)鍵作用。目前，跨國企業(yè)在核心零部件、整機(jī)、系統(tǒng)集成等機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)均有明顯優(yōu)勢。例如，在減速器領(lǐng)域，應(yīng)用于工業(yè)關(guān)節(jié)機(jī)器人中的諧波減速器基本被日本哈默納科一家公司壟斷。另一種更為重要的RV減速器也基本被日本納博特斯克一家公司壟斷。上述兩家日企目前占據(jù)全球工業(yè)機(jī)器人減速器市場的75%。近年來，國產(chǎn)RV減速器自主研發(fā)取得初步進(jìn)展，但還處于小批量生產(chǎn)。

　　在伺服系統(tǒng)方面，機(jī)器人運(yùn)動性質(zhì)的特殊性使伺服系統(tǒng)要具備高精度、高動態(tài)響應(yīng)、高過載能力、高可靠性等特性。目前，國產(chǎn)伺服系統(tǒng)在功能、性能和工藝方面與國外產(chǎn)品相比仍然有一定差距，尤其是國內(nèi)沒有完全掌握自適應(yīng)機(jī)械共振抑制技術(shù)、自適應(yīng)低頻震動技術(shù)和慣量動態(tài)前饋技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

　　在控制器方面，國內(nèi)機(jī)器人控制器所采用的硬件平臺和國外產(chǎn)品相比并沒有太大差距，現(xiàn)有差距主要體現(xiàn)在控制算法和二次開發(fā)平臺的易用性方面。

　　在工業(yè)機(jī)器人整機(jī)領(lǐng)域，發(fā)那科、庫卡、ABB、安川四大企業(yè)是全球市場絕對的強(qiáng)者。另外，工業(yè)機(jī)器人的使用效益是通過高可靠性實(shí)現(xiàn)的，其涉及材料、設(shè)計(jì)、采購、加工、裝備、檢測、老化試驗(yàn)、技術(shù)維護(hù)等多個(gè)方面，投入大、周期長，這恰恰是國內(nèi)企業(yè)短板。

　　工信部發(fā)布的《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》明確指出，將圍繞市場需求，突破核心技術(shù)。下一步，工業(yè)和信息化部將組織制定中國機(jī)器人技術(shù)路線圖及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)“十三五”規(guī)劃，通過加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，引導(dǎo)行業(yè)發(fā)展，著力突破關(guān)鍵技術(shù)和重要環(huán)節(jié)，促進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。

　　專家觀點(diǎn)

　　西門子（中國）公司數(shù)字化工廠集團(tuán)運(yùn)動控制部伺服電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理曹躍宇

　　伺服電機(jī)需精確定位和快速響應(yīng)

　　伺服電機(jī)作為機(jī)器人的“肌肉”，必須能夠精確定位，快速響應(yīng)。為了能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)定位，在電機(jī)尾部安裝有高精度旋轉(zhuǎn)編碼器，通過編碼器來檢測擺臂的空間幾何位置。一般伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速都在每分鐘幾千轉(zhuǎn)，而機(jī)器人的臂擺速度一般在幾轉(zhuǎn)或幾十轉(zhuǎn)。為了能夠充分利用伺服電機(jī)的輸出能力，提升機(jī)械穩(wěn)定性，可在伺服電機(jī)與機(jī)械臂之間安裝高精密的緊湊型減速箱，以提升輸出轉(zhuǎn)矩。擺臂旋轉(zhuǎn)一周，伺服電機(jī)需要旋轉(zhuǎn)幾十周甚至上百周。因此編碼器需要采用多圈絕對值編碼器才能有效監(jiān)測擺臂位置。

　　高效的路徑移動或空間定位，并不是一個(gè)靜態(tài)過程，而是一個(gè)動態(tài)過程。

　　優(yōu)傲機(jī)器人中國總經(jīng)理鐵隆正（James Taylor）

　　人機(jī)協(xié)作機(jī)器人市場前景廣闊

　　幾十年前早期工業(yè)機(jī)器人是龐大的、笨重的、昂貴的和編程復(fù)雜，這意味著機(jī)器人很長時(shí)間固定在一個(gè)地方運(yùn)行沒有變化。人們對工業(yè)機(jī)器人有這些根深蒂固的印象，認(rèn)為實(shí)現(xiàn)自動化之后靈活度降低，而且困難重重。這也在某種程度上讓中小型企業(yè)對自動化望而卻步。但實(shí)際上，我們看到工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展已有顯著的變化，更小、更輕、更具成本效益、更容易編程和更安全。這意味著制造商可以用機(jī)器人做各種各樣的工作。人機(jī)協(xié)作機(jī)器人正踏上這個(gè)趨勢的步點(diǎn)，這個(gè)趨勢就是工業(yè)制造的趨靈活化和安全。

　　TI半導(dǎo)體事業(yè)部中國區(qū)模擬業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理朱文斌

　　工業(yè)機(jī)器人對傳感器精度要求高

　　大家經(jīng)常會看到工廠有機(jī)械手做加工，這是20年前很少看到的景象，現(xiàn)在越來越普遍。大型工業(yè)加工機(jī)器人的手臂和自動運(yùn)行生產(chǎn)線對傳感器的可靠性要求是很高的，而且對精度要求很高。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場，比如高精密加工，機(jī)械手臂如果沒有很高精度的傳感器處理的話，出來的產(chǎn)品可能容差不對、容差太大甚至出現(xiàn)次品。家用消費(fèi)傳感器會提出更高的要求。

　　在設(shè)計(jì)中容易忽略的是可靠性、安全性，因?yàn)檫@種機(jī)器人對安全性能要求更高。當(dāng)下面有人時(shí)，如果壓力沒控制好就有可能發(fā)生失誤，所以對壓力傳感芯片、30V輸入過壓的特性以及單片解決方案都會有要求。