日本、歐美等國家已經大量使用機器人參與工業制造,從各種宣傳的視頻及業內人士的評價看得出來工業機器人的技術已經很成熟。工業機器人既提高生產效率又提高產品質量,在中國為什么不推廣使用呢?不管是政策上還是技術上的原因,本文針對此問題進行了討論!
產業升級和轉型這幾個詞,從開始聽到到現在國家在中央層面已經喊了十多年了,但是要說真正讓人感覺產業升級和轉型迫在眉睫,不升級不轉型就死的時間段也就是08年以后,但我認為嚴格說應該是11年開始,也就是這幾年,大家才真正認識到制造業自動化迫在眉睫,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飆升,勞動力成本和其它各項成本的突然飆升,才讓企業家深刻體會到人工的昂貴以及這種人工的制造業不可持續。
所以,這一兩年產業升級以及自動化,也就是國家提出的“兩化”————信息化和自動化,這已經上升到了國家戰略,中央層面高度重視,已經在開始著手頂層設計,既然是頂層設計,那么當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進行補貼。財政方面,銀行貸款也優先這類型企業,也就是所謂的先進產業,所以,在國家層面,是大力鼓勵發展和大規模應用的,而題主問為什么不進行大規模推廣應用,我想說,這不是國家不支持的原因,而是中國制造業的問題,導致有心而無力。
既然國家鼓勵和補貼,那為什么在國內沒見大范圍應用和推廣倒是機器人公司大把呢?
首先,工業機器人產業正是國家鼓勵的優先扶持和發展的先進產業,各方面政策優惠都利好,加上國內外資本的青睞,這類企業自然就多。
其次,過去中國的制造業大部分屬于低端制造業和勞動力密集型的,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,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品何以容得下這昂貴的工業機器人?
觀點一:
一、制造業要自動化確實不是你上一個工業機械手就解決的,因為工業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,而且還要在規定時間執行相應命令,要做到這些,必須有個重要的配套設備——夾具,夾具是固定產品位置的,一般在設置好的位置上,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,感覺到了,也要有反饋和修正回路吧,這一條“執行神經”關系到伺服電機、控制系統、編程軟件、傳感器等軟硬件。這每一個環節都需要技術員。
四、一條使用機器人的自動化產品線涉及到操作它的產業工人、指揮它的工程師和編程師、工裝夾具、維護它的后勤技術員。
綜合上述一二三四點,先從軟硬件上看,國內目前沒有穩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,國內的技術還不是很高,雖然有,但品質真的不怎么樣,這個可以關注一下中國的軍事實力(但不是看那些什么國際領先,自助知識產權等類的優越感報道。這就意味著要進口,目前使用較多的還是日本的產品,也就推高了機器人價格。再者中國雖有職業學校和高等院校培養技術人員,但能真正能獨立設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業工人成本較高。另外,目前世界上自由度最高的六自由度機器手,中國現在的技術靠自己不知還要多少年,自由度越高,技術難度越大,價格也不便宜。
所以,從目前來看,國內從機器人制造到產業技術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企業就忽略吧有點低端,高品質軟硬件也依賴進口,產業技術人員匱乏,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,就像人的大腦,也有聰明和笨的區別,體現出來就是穩定性,國內的控制系統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可以承受的。
最后也說一下,也不是基本沒有,而是主要應用在諸如合資汽車廠和一些有資金有實力的大企業中,一些產品有前景的中小企業也有應用,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:
工業機器人能完成任務的有限。
首先,是末端執行器,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性工作任務;
第二, 是負載質量比(機械壁能抓取的物體的質量與本身質量的比),但是串聯式機械結構,帶負載能力有限。
第三, 力的問題。重物限使能抓起,還涉及動力學問題,特別是高速高負載高精度(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(當然存在累積誤差、摩擦力、噪聲等),目前學術上動力學研究比效多-----想讓一個機械臂快速重復抓取雞蛋,是相當難的;
第四, 多機械臂合作,但這又不是很成熟的技術,能做到工業級的是N人,學院派不說;
第五, 工作空間,工業機械臂工作空間不大,如果轉為移動式機器,你可以看一下RoboCup@Work,實際應用還要等幾年。
最后一個問題:程序和硬件(要完成軌跡規劃、避障還是有點難度),不過國內這個只要有市場,應該沒問題。
