電氣工程師判斷工業(yè)機器人優(yōu)劣的基本法則

　　隨著(zhù)人口紅利逐步消失，我國已成為全球最大的工業(yè)機器人市場(chǎng)。根據工信部消息，到2020年，我國將形成較為完整的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系，高端市場(chǎng)占有率達到45%以上。目前，中國工業(yè)機器人的使用主要集中在汽車(chē)工業(yè)和電子電氣工業(yè)、弧焊機器人、點(diǎn)焊機器人、搬運機器人等在生產(chǎn)中被大量采用。

　　下面我們將從技術(shù)角度，談?wù)劰I(yè)機器人當前的優(yōu)劣勢。

　　1.通用性

　　工業(yè)機器人可編程，支持多自由度運動(dòng)，因此應用較靈活。雖然不及人類(lèi)，但相對于很多工業(yè)自動(dòng)化常見(jiàn)的專(zhuān)機(專(zhuān)為一類(lèi)工業(yè)應用或一家客戶(hù)定制的機電集成方案)，工業(yè)機器人還是靈活多了。工業(yè)應用改動(dòng)不太大時(shí)，是可以通過(guò)機器人重新編程來(lái)滿(mǎn)足新的需求，而無(wú)需在硬件上再做大量投資。但相應的，它的相對不足會(huì )是效率。畢竟專(zhuān)機是為一個(gè)應用定制的，因此雖犧牲通用性但實(shí)現了效率優(yōu)化，在產(chǎn)量這個(gè)客戶(hù)非常關(guān)心的指標上能完成地很好。

　　2.機電性能

　　工業(yè)機器人普遍能達到低于0.1毫米的運動(dòng)精度(指重復運動(dòng)到點(diǎn)精度)，抓取重達一噸的物體，伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋(píng)果手機上一些“瘋狂”的加工要求，但對絕大部分的工業(yè)應用來(lái)說(shuō)，是足以圓滿(mǎn)完成任務(wù)。隨著(zhù)機器人的性能逐漸提升，以前一些不可能的任務(wù)也變得可行起來(lái)(如激光焊接或切割，曾需要專(zhuān)門(mén)的高精度設備來(lái)指導激光的走向，但隨著(zhù)機器人精度的提升，現在也變得可依賴(lài)機器人本身的準確運動(dòng)來(lái)代替了)。但相比傳統高端設備，如高精度數控機床，激光校準設備，或特殊環(huán)境(高溫或特低溫)設備等，工業(yè)機器人尚力不能及。

　　3.人機合作

　　傳統的工業(yè)機器人是關(guān)在籠子里工作的，因為它實(shí)在危險(想象一個(gè)抓著(zhù)幾十或幾百公斤的家伙以四米每秒的速度甩著(zhù)，誰(shuí)也不想靠近吧)。主要原因是一般機器人，基于成本與技術(shù)的考慮，不會(huì )集成額外的傳感器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰)，它只會(huì )“傻傻”得照著(zhù)人類(lèi)編好的程序日復一日的動(dòng)著(zhù)，除非有外部信號告訴它停止。所以常見(jiàn)的方案就是為機器人配備籠子，當籠子門(mén)打開(kāi)時(shí)，機器人收到信號便自動(dòng)暫停。對安全的考慮，自然給機器人集成帶來(lái)了很多額外的成本，籠子可能并不貴，但畢竟要為此仔細考慮產(chǎn)線(xiàn)排布，增加產(chǎn)線(xiàn)面積，改變人機合作方式等，從而影響生產(chǎn)效率。所以最近比較受關(guān)注的工業(yè)機器人都以能安全地和人一起工作“為榮”，如RethinkRobotics的Baxter，UniversalRobots的PR系列，以及很多傳統工業(yè)機器人巨頭(ABB，kuka，Yaskawa等)的半概念半成品的機器人。而從產(chǎn)業(yè)需求看來(lái)，已通過(guò)傳統工業(yè)機器人解決了對精度速度重量等自動(dòng)化需求后，也的確是時(shí)候開(kāi)始滿(mǎn)足人機安全合作了。

　　4.易用性

　　傳統機器人的工作本質(zhì)就是不斷地走一個(gè)個(gè)的路徑點(diǎn)，同時(shí)接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具，輸送線(xiàn)等合作)。而指導機器人這么做得過(guò)程，就是機器人編程。幾乎每一家領(lǐng)先公司都有自家的編程語(yǔ)言和環(huán)境，從而需要機器人操作者參加學(xué)習培訓。當機器人適用范圍增廣后，這個(gè)成本開(kāi)始顯現了。

　　這些廠(chǎng)商是有理由維護自家的編程環(huán)境的，一來(lái)工業(yè)機器人四十年前就開(kāi)始規?；隽?，那時(shí)還沒(méi)有什么面向對象等現在廣為熟知普遍認同的主流先進(jìn)編程理念，二來(lái)萌芽階段自家技術(shù)難免會(huì )和競爭對手不同，維護一個(gè)編程方式也無(wú)可厚非，三來(lái)因為他們的大客戶(hù)往往也是傳統的工業(yè)大客戶(hù)，如大汽車(chē)廠(chǎng)商，這些客戶(hù)求穩，自然不希望你機器人過(guò)幾年就趕個(gè)熱潮變換編程方式，搞得他們還得扔掉幾十年的經(jīng)驗，重新花大錢(qián)培訓學(xué)習。

　　當然在業(yè)界，大家早已思考編程可否做的直觀(guān)簡(jiǎn)單些，但在傳統廠(chǎng)家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼，3D圖像，虛擬現實(shí)，iPhone等等)，一直沒(méi)什么商業(yè)實(shí)用進(jìn)展，以至于大家再聽(tīng)到“簡(jiǎn)易編程”等關(guān)鍵詞都想吐了。