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从智能工业机器人到智慧工业机器人

发布日期:2017-07-26 浏览次数:40656 作者:网络
       甘中学  原ABB机器人首席科学家  宁波智能制造产业研究院院长

       我个人认为,现在的工业机器人还不能叫智能工业机器人,我起的名字叫柔性工业机器人,拥有计算智能。下一站我们说的智能工业机器人是感知智能,通过感知外界的环境,反馈回来进行控制;第三步是认知群智,这个时候我们能够走向智慧工业机器人。

       国内工业机器人现状,简单用四句话来说,就是需求旺盛、产业过热、盲目跟随、无序发展。目前,国内大概有4000家机器人企业,2000家做集成,2000家做机器人本体,但全世界做了40年,也就5家比较知名的。我觉得,大概90%或者被并购,或者消亡。我们可以预测,传统工业机器人发展过热导致无序发展,会造成行业的重新洗牌;传统工业机器人的核心部件的发展前途,将改变传统工业机器人的价格格局;传统工业机器人的集成商,如果能乘工业4.0的台风,将变成个性化制造的生力军。


       质量强国,潜心做好柔性工业机器人

       现在的机器“人”是作为工具,而不是“人”,半开环:靠机械、电子硬件的控制精度来保证整个机器的精度。所以,做好柔性自动化机器的关键是,需要有高速度、高精度、高可靠、轻型化的核心零部件,主要包括伺服电机、驱动器、减速机、控制器、示教器,与国外仍有差距。

       国外机器人在国内仍然占主导地位,我们为什么跟国外有差距呢?机器人控制的关键在每个关节的电机,电机的背后是编码器,反馈回来,来控制它误差,所以在电机内如果有误差,是可以克服的。电机后面是RV齿轮或谐波减速器,再到末端执行器,这段误差没有在控制器之内。所以说我们要做好机器人,第一要做好电机和控制器,完成反馈部分的误差矫正,再做完外头RV齿轮,谐波齿轮,,再加末端执行误差的标的,在这种半开环状态下,只有把RV齿轮精度提升,才有可能让机器人的精确。由于我们中国在加工制造上,工艺水平和控制水平有限,所以在这方面,让日本和德国在抢我们的市场。所以说如果我们按照这个思路做工业机器人,必须做好几件事,第一件是RV齿轮、谐波齿轮和末端执行器做好,第二个是要把伺服电机做好,最重要的要把控制器做好。这些做不好,我们国内的机器人,想跟国外的PK,很难的。

       这是我说的第一条路,而且是大部分机器人都在走的一条路。对于这条路来讲,我们只能踏踏实实的,潜心做下来,把我们的核心元件做好,把集成做好,跟随国外,学习德国和日本的工匠精神。

       在这里,我想给做工业机器人的人提点建议,凡是已经开始做工业机器人的,已经进入工业机器人领域的,就把你现在的产品做好,然后根据你的秉性做你能做的应用。机器人的应用很宽泛,做不了精密的,可以做粗活,但是一定要保证系统的一致性稳定性可靠性。


       另辟蹊径,高屋建瓴开发智能工业机器人
 
 

       对于智能机器人,他应该按照人的工作原理来做这件事。世界上最精密的手表是手工加工出来的。人用眼睛和手去调整,有一个智能反馈圈,一边做一边看,可以调整位置,调整工件位置,调整工具位置,然后通过眼睛进行反馈,这样一个智能循环,再通过大脑的判断来做。这是人做工的方式,但是现在工业机器人没有按照这个去做,按照机器去做。增加机器的智能,可以减少对零部件精度的依赖,还可以减少外来环境干扰带来的误差。所以,仿造人做工作的智能原理去做机器人,这才叫最基本的工业智能机器人,现在美国的BAXTER、丹麦的UR都是遵照人工作原理做的机器人,是新型工业机器人。国内还没有人完全按照这个思路做,但有的企业已经在尝试,比如新松。

       机器人的末端加视觉传感器,加力传感器,通过力和视觉传感器,对工件之间的工作状况一直在做反馈,通过控制器形成闭环,这叫第一个闭环,这叫智能闭环。第二个闭环是人观察机器的变动,当有任何误差的时候,人再把我们的智能输进去,来改变他的控制设备,这是第二个闭环。智能工业机器人,一定是由两个智能循环形成的基本回路,才能称得上是最基本的智能机器人。除了两个基本回路,现在的工业机器人,还缺少大脑、视觉、听说和触觉。一旦有了双臂双手和大脑,就会改变现在流水线的工业状况,可以做环形工作岛,目前,特斯拉就是这样做。3D视觉也是智能工业机器人的必要条件,工业界来讲,视觉占80%得信息反馈。

 
       开辟新赛场,占领智慧机器人技术制高点


       一个工厂,一个社区一个车间,总是由人群组成的,人群的个人的智慧给了机器人还不行,应该把群体的智慧给机器人,这时候机器人才更强大。根据这个原理,智能机器人是仿个人,而智慧机器人是仿人群。通过群智网络、互联网,把不同的机器和人群连接起来就形成智慧机器人。所以说,我们应该从智能机器人过度到智慧机器人,既要有群智网络,即是机器间的群智网络,也是人的群智网络,也可以是机器与人的群智网络。

       智慧工业机器人形成群智的方式,可以参照我们工厂的层级,如员工、管理人员、厂长等。类脑的智能层级涌现,有仿大脑的决策机器人,也就是厂长机器人;仿中枢和小脑的管理机器人;神经末梢的泛在机器人,也就是员工机器人。不同的机器人有不同的智能,这种分布式智能,通过群智网络集成起来,就可以形成一个智慧机器人群体,就能为工业4.0提供更好的智能装备。


       智慧工业机器人在中国制造2025中的作用
 
       一旦我们有了智慧型机器人,就有了分布式的智能网络,这样我们就可以在中国制造2025中向工业4.0迈进。现在的工业自动化流程,基本上是按照第二次世界大战亨利•福特发明的汽车流水线发展而来。而现在已经进入个性化生产时代,流水线的生产方式已经不适应,而我们用这种分布式的智能网络就能做。一个机器人本身就能完备地做自己的工作,完全是自主式的,中间没有任何连接,只有你告诉他怎么连他就怎么连,这样就能把原来的集中制生产变成个性化的柔性化生产。现在特斯拉就在这样做,由过去的流水线变成一个环形机器人加工岛,岛与岛之间,用AGV或者无人机连接起来,这样工厂,一个机器人干的事,远远不像过去流水线。我们称为信息时代的亨利•福特的环形生产线。
 
 

       总结一下,做工业机器人,如果你还是按照目前的方法做机器人,就真正踏踏实实地把质量做好,才能赶上国外,才能赢得市场,我认为这是一种传统的做法。新的方法就是把智能加进去,用智能循环来代替各个核心原件的精度;第三个具有分布式智能的智慧机器人,这是机器人不同层级有不同智慧,机器人本身应该是一个群体的工作过程,一旦真正做到的话,我们认为能够改变现在的流水线的自动生产方式,会产生新的生产方式,也会产生新的组织架构。

       国内已经踏入工业机器人领域的,千万不要有病乱投医。做工业机器人的人,一定要分清想采取什么策略,跟随策略,还是跳跃,采用智能的新的路径,还是更高的智慧,不管哪条路径,想好后,一定要坚持下去,才能成功。现在的工业机器人和服务机器人还不一样,现在已经是红海了。 

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