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协作机器人能否给国产工业机器人带来希望,5万台世界第一

7 10月 , 2019  

图片 1   AGV移动机器人到仓库取货,搬运给工业机械手自动装配,再传送到自动喷涂区,最后成品入库……车间没有工人,所有岗位均由机器人独立完成。如此场景,在沈阳新松机器人自动化有限公司(以下简称新松)的“数字化无人工厂”里,随时可见。(资料图)

提升工业机器人产业的竞争力该怎么办?

图片 2   高工机器人产业研究所统计,截至2014年9月,中国机器人相关企业数量428家,其中1~3季度就增加了175家,占到总数的41%。(资料图)

北京航空航天大学机器人研究所教授王田苗分析,作为基础装备,机器人在材料、加工、生产工艺、测量等方面的提升是系统工程,是长时间追求高品质、高性能的结果,这就需要产业参与者具备工匠精神,不能急功近利。

  这仅仅是中国机器人产业化的一个缩影。经过上世纪最后30年的发展,中国机器人产业在进入21世纪后迎来新浪潮。

新的拐点似乎已经显露。中国机器人产业联盟的最新数据显示,2017年,多关节机器人首次成为国产工业机器人销量第一的机型。“以多关节机器人为代表的六轴机器人占比的上升,表明国产机器人产品结构调整升级正在有序推进。”中国机器人产业联盟执行理事长兼秘书长宋晓刚说。

  “这是一个分水岭,中国机器人实现了由技术研发向技术应用的转变。尤其是在2014年,中国的机器人发展获得了前所未有的关注。”国家“十一五”“863”计划先进制造领域专家组组长、北京航空航天大学机器人研究所教授王田苗对《瞭望东方周刊》说。

2017年,协作机器人处于探索和百花竞艳的阶段,国外协作机器人虽然占据了大量的市场份额,但存在售价过高以及服务不到位等弱点。而本土厂商跳出国外技术思维,另辟蹊径,有望占领市场。尔智机器人总裁温中蒙介绍,在工业机器人领域,协作机器人在新零售、康复医疗、教育等新兴领域有很大的应用潜力,也被世界各国看作是未来机器人升级发展的重要方向。

  2013年,中国以3.7万台的工业机器人销售量超过日本,成为全球第一大工业机器人市场。高工机器人产业研究所的数据显示,2014年前三季度,国内工业机器人销量继续高速增长,达到3.36万台,同比增长32.5%,预计全年达到4.5万台。

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  在2014年6月9日的两院院士大会上,国家主席习近平说,“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局。他还说,机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志,“我们不仅要把机器人水平提高上去,而且要尽可能多地占领市场”。

什么是协作机器人?

  这是迄今为止,中央高层对机器人产业发展最直接、最明确的表态和支持。接受《瞭望东方周刊》采访的多位业内专家均表示,这番表态给成长中的中国机器人产业打了一剂强心针。

协作式机器人是设计和人类在共同工作空间中有近距离互动的机器人,具有柔性特点。与传统的工业机器人相比,协作机器人更加易用和实用,特别适合完成小批量、多批次的生产任务,尤其是后续投资所占比重远低于传统工业机器人。而且,除了可以弥补传统工业机器人的不足,协作机器人还可以应用在传统工业机器人不曾涉足的行业与领域,例如对柔性要求较高的3c行业,并在商业服务领域也展现出了巨大的应用潜力。这些优点让协作机器人被越来越多的用户所接受,其应用前景广泛,甚至有业内人士预估2018年将成为协作机器人的发展拐点。

  被寄予厚望的中国机器人,还有哪些待解的疑问?

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  市场空间还有多大

中国制造的转型升级为协作机器人带来了巨大的市场。

  在北京理工大学智能机器人研究所副所长高峻峣看来,中国机器人产业化找准了时间点,正好处在国内市场趋向增长的节点上,避免了产业化过程中的各种阻碍,“少走了很多弯路”。

在广东、在长三角,越来越多的中小型制造企业有着巨大的需求,它们制造计算机和消费类电子产品等产品。它们自身的体量和规模较小,难以承担高昂的成本,它们的需求广泛而且急迫。

  从“十五”开始,中国的机器人技术发展方向有了重要调整,从单纯的研发机器人技术向机器人技术与自动化装备扩展,并将中心任务定为:研发面向先进制造的机器人制造单元及系统、自动化装备、特种机器人,促进传统机器的智能化和机器人产业的发展。

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  “十一五”期间,国家更是将机器人技术的重点放在人机交互等共性关键技术的研发上,重点发展工业机器人自动化成套技术装备,应用于IC、船舶、汽车、轻纺、家电、食品等重点工程和行业,以打破国外公司在大规模自动化制造系统中的垄断,加速机器人技术的产业化发展。

上海新松机器人自动化有限公司总经理杨跞

  高峻峣告诉《瞭望东方周刊》:“我国机器人从技术到应用的转化还需要时间,2000年以后的应用转化是成功的,方向也是正确的。”

上海新松机器人自动化有限公司总经理杨跞说:“这些企业生产的产品较轻,不需要几百公斤重的传统工业机器人,而每一条生产线上要生产小批量、多品种的产品,是一个完全不同于传统工业机器人业务领域的新市场。”更为重要的是,它们占据了中国制造领域的绝大部分,市场广阔。据统计,2018年新产品的生产线设备,产生增量市场空间可达2970亿元。

  众多业内专家的一致认为,中国机器人市场在上世纪30年的积累后迎来了持续释放的过程,未来必将爆发式增长。

近年来也逐渐成为四大家族的重点布局产品。2015年,abb首款人机协作机器人14轴机器人yumi获得安全认证;同年,发那科推出负载最大的协作机器人cr-35ia;库卡则与瑞士格联手开发出aip机器人拣选技术,将人与机器人协同作业的概念引入未来的自动化智能仓库设计中……

  近几年,中国工业机器人应用的推广主要基于人力成本的快速上升。能够实现自动化生产、智能识别、安卓系统操控的工业机器人,正成为不少装备制造企业解决人力成本上涨压力的利器。比如,全球最大的代工厂富士康此前就高调表示,将建设无人工厂。

中国企业有望在这一领域取得突破

  有数据显示,2004~2013年的十年间,中国制造业从业人员的平均工资增长了3倍。

2015年工博会上,新松发布了一款柔性的七自由度协作机器人,具备了快速配置、牵引示教、视觉引导、碰撞检测等功能,主要针对的就是3c用户对工业机器人投资回报周期短及机器人产品安全性、灵活性及人机协作性方面的需求。系列产品的软硬件研发全部自主创新,已实现70%的国产率,第二年提高到90%。“2017年已经完成测试,已在半导体、3c电子等行业签订了过亿元的订单。”杨跞说。

  与此同时,工业机器人的价格却在激烈的市场竞争中不断走低,几年前20万元的机器人,现在只需要几万元。

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  “更多的企业转而用机器人替代人工。”王田苗说,在生产者看来,用机器人少了很多麻烦。

令人欣喜的一点是,在华南及长三角地区,围绕新松的一整条产业链正在形成。以长三角为例,这里聚集了大量的中小型制造业企业,而新松的零部件供应商也在这里。在杭州临江国家级高新技术产业开发区里,以新松为整机龙头的工业机器人企业服务于周边制造业企业,同时还带动了一批零部件创业企业的发展。

  在珠三角、长三角等中国传统制造业的聚集地,更多的无人工厂陆续出现。据国际机器人联合会的统计,就每万名制造业工人的机器人保有量来说,韩国为396个,日本332个,德国273个,世界平均水平58个,而中国只有23个。

“在推进国产化的过程中,我们也一直在帮助国内零部件企业的成长。”杨跞回忆道,当时,用于协作机器人的一个关键零部件完全可以采用进口,但为了扶持本土产业链,新松还是选择了本土零部件,“供应商遇到了技术问题,我们就找专家帮助他们解决问题,进而理解工艺要求,整个试错阶段耗时两年,期间消耗的研发成本均由新松承担。”杨跞说,新松也顶着巨大的压力,但只有把国内的资源都聚拢起来,让相关数量众多的机器人企业聚集在一起,才能形成工业机器人的大产业链。“当欧洲人、墨西哥人看到我们的产品时,都非常激动。”杨跞说。

  有机构预测,对比发达国家制造业机器人密度,中国在汽车、电子电气、食品饮料、化工、塑料橡胶、金属制品这六大工业领域,未来几年需要108万~240万台工业机器人,占工业机器人总需求量的约70%。若以每台20万元计算,工业机器人产值空间在3100亿~6880亿元。

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  “中国以前的工业机器人应用领域主要集中在汽车制造业,范围很窄,但是近几年应用领域已经逐步拓展到金属加工、食品饮料等行业。”上海交通大学机器人研究所博士顿向明对《瞭望东方周刊》说。

有消息说,2017年,国内有厂商攻克了控制系统、伺服电机、减速器等关键核心零部件领域的部分难题,控制系统已基本达到国际先进水平,关键零部件也部分进行了国产化。此外,在软件方面,语音识别、图像识别等人工智能技术也达到了国际先进水平,机器人本体优化设计及性能评估、高速、高精度控制等技术都取得了显著进展。

  他认为,未来电子行业将成为重要的工业机器人市场,特别是电器制造、手机生产这一类工厂。而光电、钢铁、生化制药等行业,也会因生产环境的限制而有更多工业机器人应用。

问题依然存在。眼下,软件人才短缺,地方政府的机器人产业布局贪大求全、低水平重复,也是需要亟需解决的问题。

  国产机器人只能做外壳吗

  一位机器人研究专家告诉《瞭望东方周刊》:“一些企业看到机器人的市场前景就涉足这一领域,但很多企业根本就不具备生产能力,既无基础也无技术,就是打肿脸充胖子。”

  在他看来,即使是一些有备而来的企业,也基本停留在组装、仿制阶段。很多企业就是把国外的产品拆开后,按照产品构成买材料组装。“9个月间增加了175家企业,这肯定不正常。那些浑水摸鱼的企业如果只靠模仿、山寨,肯定成不了气候,反而会扰乱整个市场,甚至败坏国产机器人的名声。”

  不过,对于众多业内专家来说,国产机器人目前最突出问题还是无法掌握核心零部件技术。尽管在过去40年,中国投入了大量人力物力进行技术攻关,结果并不理想。

  “这是因为我们的研发与应用不对等,很多技术在实验室可能很完美,但在生产中暴露出各种问题。”高峻峣说。

  他说,国产机器人的短板主要有二:应用系统开发不足,核心零部件缺乏。

  “我们在机器人应用系统设计上的经验少。机器人不是买回来就能用,而是需要二次开发。比如焊接机器人,工厂需要开发一套焊接的应用系统,才能让它工作。”王田苗说,中国的很多机器人生产企业具备整机生产能力,但无法进行复杂的后期系统开发,“应用系统不仅代表技术实力,更具有高额的利润。”

  北京理工大学机器人研究中心(现为智能机器人研究所)退休教授陆际联告诉本刊记者:“中国的机器人产业链还没有形成,即使像新松这样的公司,它的减速器、电机、轴承等机器人的核心零部件也都是采用国外的。比如说轴承,我们也有企业生产,但是工艺和材质无法与国外相比。”


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