在人们印象中,机器人通常具有“人”的特征——有四肢,能行走,还能与人进行某种程度的交流。然而,实际生活中应用更多、真正能提高效率服务于人、解决实际需求的,却并非“人形机器人”,而是各式各样的自动化机械,也就是“工业机器人”。

工业机器人的形态千差万别,与其实际应用场景密切关联,有的是机械手、机械臂,有的则是一整套自动化设备。在这个领域,中国起步虽晚,却成绩斐然,已形成全产业链自主生产能力,一些细分领域比肩国际先进水平。在中国,工业机器人应用情况如何?机器人厂商是如何大踏步追赶的?又将如何更上层楼?本报记者采访了几家获评工信部专精特新“小巨人”的工业机器人企业,一起来看他们的成长故事。

机器换人,赋能千行百业

焊接作为工业“裁缝”,是工业生产中不可或缺的加工手段,也是个苦差事。车间里,弧光闪烁、焊花飞舞的画面很美,可对焊工来说,在烟尘、弧光和轰鸣声中切割下料、组对焊接,还要保证不出差错,这哪是什么惬意的事!

怎样在这样的工作环境中保证焊接质量?

焊接机器人为解放焊工提供了一种选择。“比如电力行业的铁塔塔脚焊接,是在一张厚板上焊接角钢和多张筋板,需要保证熔深、焊缝宽度、焊接强度等,同时工件品种多样、参数多变,难度很大。”成都卡诺普机器人公司副总经理邓世海说,焊接机器人正是卡诺普的优势产品。卡诺普提供的专业整体焊接方案便捷易用,其轨迹智能补偿算法能够让机器人焊接精度和速度比肩国外先进技术,可替代经验丰富的高水平焊工。卡诺普的3款焊接机器人,具有工作空间大、运行速度快、重复定位精度高等优势,自2019年问世以来迅速成为国内翘楚。

工业4.0时代,生产要自动化,物流也要自动化。在仓库管理中,出入库、补货、拣选、搬运,这种重复性的纯体力劳动更是机器换人的目标,不过实现起来并不容易。如何避障?货物摆放、堆叠不规则时如何精准抓取?

对于在AGV(无人搬运车)行业深耕十几年的嘉腾机器人来说,这已不是难事。嘉腾机器人公司副总裁陈洪波介绍,目前其产品涵盖激光导航、惯性导航、磁导引、自然导航等多种导航方式,无人叉车、移动地盘、牵引机车产品等可为工厂、仓库、码头等提供室内外服务,汽车生产商尤其青睐其自动化整体解决方案。

“汽车车间对物流自动化和柔性生产提出了很高要求,嘉腾AGV系统不但能够实现零部件的自动化配送,还能组成自动化柔性装配装置,在汽车冲压车间、焊装车间、总装分装线等整个生产过程中得到普遍应用,大幅度提高生产效率。”陈洪波介绍。

据工信部装备工业一司司长王卫明介绍,目前在中国,工业机器人应用领域已覆盖汽车、电子、冶金、轻工、石化、医药等52个行业大类、143个行业中类,“中国已连续8年成为全球最大的工业机器人消费国,2020年制造业机器人密度达到246台/万人,是全球平均水平的近2倍。”

技术沉淀,幼苗长成大树

在工业机器人领域,中国是最大消费国,也是最大生产国。两个“最大”背后,是中国工业机器人产业奋力追赶、逐步扭转对外依赖局面的宏大图景,也是无数幼苗成长为大树的励志故事。

2005年,靠做合成石材料生意赚了几千万元的陈洪波和合伙人做了一个决定:成立嘉腾,进军AGV研发。陈洪波尝过搬运的苦,也常听客户抱怨搬运材料费时费力。他和合伙人认为这里面商机无限:哪个工厂不需要搬运呢?而且移动机器人技术门槛高,还可以迭代升级,市场空间很大,更有前途。

不过,前进道路并不顺利。刚开始做出来的产品,以当时标准来看也算不上合格:说是机器人,可只有两个按钮控制方向,走起路来摇摇晃晃,根本谈不上智能化、自动化,客户来参观时还闹过“罢工”的尴尬场面。

即便产品拿不出手,即便钱赔个精光还贷款举债,即便家人不解,都没挡住他们在这个领域干下去的决心。“赚钱了要做,赔钱了也要坚持,掌握核心技术,尤其需要耐心,需要工匠精神。”再次创业虽难,陈洪波却始终怀有信心。

在位于广东省佛山市嘉腾总部的展示大厅陈列着“原始”机器人,陈洪波很乐意向参观者介绍它的故事。经过17年的技术沉淀,嘉腾机器人已经推出了6代AGV,服务超60家世界500强企业,年销售移动机器人数千台。

把核心技术紧紧攥在手里,同样是卡诺普立足市场的不二法门。不过,卡诺普最初瞄上的不是整机,而是核心零部件控制器——这是一款“卡脖子”产品。“控制器就像人的大脑,做什么事要有什么样的知识储备,控制器就是机器人储存‘知识’的地方,是决定机器人性能的关键部件。”邓世海给记者打了个比方。

控制器难在哪里?机器人和人类的“脑回路”迥异,机器人每一个动作需要人一点点“敲”出来。碰到程序设定之外的情况,机器人就无能为力了,因此,在设计过程中要尽可能考虑到使用场景中的种种问题。拿焊接来说,机器人焊接时不仅需要稳准快、避免造成废料,还要在强电流环境中有足够的抗干扰能力,否则很容易受到误导并引发故障。

卡诺普想了很多办法,其中之一是增加反馈确认程序,把接收的异常信号原路打回,看是否能收到同样的指令——就像人听到难以置信的消息时要反复确认一样,可以在很大程度上避免干扰信号影响控制器稳定。

自2012年成立至2019年的7年中,卡诺普就围着核心零部件做文章,直到其控制器在国产工业机器人市场打下半壁江山,才强势进军机器人整机。据邓世海介绍,卡诺普所有的控制器、驱控一体技术和机器人本体结构均为自主研发设计。他认为,经过多年努力,国产机器人厂商关键技术和部件加快突破、创新成果不断涌现,整机性能大幅提升、功能愈加丰富,已具备从上游核心零部件到中游本体制造再到下游系统集成的全产业链自主生产能力。

锚定未来,风光更在险峰

看到成绩的同时,对不足也要有清醒认识。“与世界先进水平相比,中国机器人产业还存在一定差距,关键零部件稳定性、可靠性等还不能满足高性能整机的需求。”王卫明说。

佛山隆深机器人公司董事长赵伟峰告诉记者,耐用性是衡量工业机器人制造水平的重要指标,在这方面,国产品牌还需再努把劲。他表示,身处全球最大工业机器人市场,国内厂商的优势是更了解并迅速响应客户需求,“要用好长板,弥补短板,避免赔本赚吆喝从而陷入无休止的成本较量,聚焦技术和服务水平的竞争才是王道。”

赵伟峰认为,必须另辟新的赛道。机器人本体之外,隆深于2017年布局成立氢能事业部,5年内已实现从厂房规划到电堆成品下线的整线自动化方案,错位竞争给公司带来极为可观的利润增长。

前不久,工信部等15个部门印发《“十四五”机器人产业发展规划》,提出到2025年,一批机器人核心技术和高端产品取得突破,整机综合指标达到国际先进水平,关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平。具体到工业机器人,重点任务包括研制高精度、高可靠性的焊接机器人,面向半导体行业的自动搬运、智能移动与存储等真空(洁净)机器人、面向3C、汽车零部件等领域的大负载、轻型、柔性、双臂、移动等协作机器人等。

这几天,嘉腾方面传来好消息:推出国内首台差速20吨AGV驱动单元,其驱动电机和减速器实现自主研发,性能达到国际先进水平,这对于在重负载AGV领域相对落后的国产品牌来说无疑是一针强心剂。

嘉腾还定下了“实现在火星上搬运与救援”的愿景。在陈洪波看来,人工智能、5G、大数据、云计算等新技术的大规模应用对机器人厂商来说既是挑战也是机遇,无限风光在险峰,未来要加强核心技术攻关,推进机器人与新技术融合应用,让机器人发挥更大潜力。

邓世海也有同感。四川省成都市成华区龙潭工业园内,卡诺普智能工厂建设如火如荼。该工厂占地面积近4万平方米,按照自动化、智能化、数字化框架进行顶层规划和设计,通过打造智能制造系统实现“机器人造机器人”,以保证机器人质量性能稳定,提升综合竞争力。“国际品牌的优势不是一两年形成的,超越也不可能是短期就能实现的。实现‘十四五’机器人产业发展目标不可能一蹴而就,需要社会各界共同努力。”邓世海认为,要加强产业协同,夯实产业基础,优化产业生态,深化国际交流合作,加快培育优势特色产业集群,让国内机器人产业更上层楼。 【编辑:王禹】

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