工(gong)業機器人競爭力要考慮的七大因素

導讀

目前，中(zhong)國工業(ye)機(ji)器(qi)人的使用主要(yao)集中(zhong)在(zai)汽車工業(ye)和(he)電子電氣工業(ye)、弧焊(han)機(ji)器(qi)人、點(dian)焊(han)機(ji)器(qi)人、搬運機(ji)器(qi)人等在(zai)生產中(zhong)被大(da)量(liang)采用，下(xia)面我們將從技術(shu)角度，分析工業(ye)機(ji)器(qi)人的發展(zhan)現狀(zhuang)。

隨著人口(kou)紅利逐步消失，我國(guo)已(yi)成(cheng)為全球最(zui)大的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人市場。根據工(gong)(gong)(gong)(gong)信部消息，到(dao)2020年，我國(guo)將(jiang)(jiang)形成(cheng)較為完(wan)整的(de)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人產業(ye)(ye)(ye)體系，高端市場占(zhan)有率(lv)達到(dao)45％以上。目前，中國(guo)工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人的(de)使用(yong)主(zhu)要集中在汽車工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)和電(dian)子電(dian)氣工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)、弧(hu)焊機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人、點焊機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人、搬運機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人等在生產中被大量采用(yong)，下面我們將(jiang)(jiang)從技(ji)術角度，分析工(gong)(gong)(gong)(gong)業(ye)(ye)(ye)機(ji)(ji)器(qi)(qi)(qi)人的(de)發展現狀。

1通用性(xing)

工業(ye)機(ji)器人(ren)可編(bian)程(cheng)，支(zhi)持多(duo)自(zi)由度運動，因此應(ying)用(yong)較靈活(huo)(huo)。雖然不(bu)及人(ren)類，但(dan)相對于很(hen)多(duo)工業(ye)自(zi)動化常見的(de)(de)專(zhuan)機(ji)（專(zhuan)為一類工業(ye)應(ying)用(yong)或一家客戶定(ding)制的(de)(de)機(ji)電集成方案），工業(ye)機(ji)器人(ren)還是(shi)靈活(huo)(huo)多(duo)了。工業(ye)應(ying)用(yong)改動不(bu)太(tai)大(da)時，是(shi)可以通過機(ji)器人(ren)重新編(bian)程(cheng)來滿足(zu)新的(de)(de)需求，而(er)無需在(zai)(zai)硬(ying)件上再做(zuo)大(da)量投資。但(dan)相應(ying)的(de)(de)，它的(de)(de)相對不(bu)足(zu)會是(shi)效(xiao)率(lv)。畢竟專(zhuan)機(ji)是(shi)為一個(ge)應(ying)用(yong)定(ding)制的(de)(de)，因此雖犧牲通用(yong)性但(dan)實現了效(xiao)率(lv)優化，在(zai)(zai)產(chan)量這個(ge)客戶非常關心的(de)(de)指(zhi)標上能完成地很(hen)好(hao)。

2機(ji)電性能

工業機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)普遍能達到(dao)(dao)低(di)于0．1毫(hao)米的(de)(de)(de)運(yun)動(dong)精(jing)(jing)度(du)(du)（指(zhi)重(zhong)復運(yun)動(dong)到(dao)(dao)點(dian)精(jing)(jing)度(du)(du)），抓取重(zhong)達一(yi)噸的(de)(de)(de)物體，伸展(zhan)也(ye)(ye)可(ke)達三四米。這(zhe)樣的(de)(de)(de)性能雖不一(yi)定(ding)能輕易完成蘋果手機(ji)(ji)(ji)上一(yi)些“瘋狂(kuang)”的(de)(de)(de)加(jia)工要(yao)求，但(dan)(dan)對絕大部(bu)分的(de)(de)(de)工業應用來(lai)說，是足以圓滿完成任務(wu)。隨(sui)著(zhu)機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)(de)性能逐漸提升，以前一(yi)些不可(ke)能的(de)(de)(de)任務(wu)也(ye)(ye)變(bian)得可(ke)行起來(lai)（如(ru)(ru)激光焊(han)接或切割，曾需要(yao)專(zhuan)門的(de)(de)(de)高精(jing)(jing)度(du)(du)設(she)(she)備來(lai)指(zhi)導激光的(de)(de)(de)走(zou)向，但(dan)(dan)隨(sui)著(zhu)機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)精(jing)(jing)度(du)(du)的(de)(de)(de)提升，現在也(ye)(ye)變(bian)得可(ke)依賴機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)本身的(de)(de)(de)準(zhun)(zhun)確運(yun)動(dong)來(lai)代替(ti)了）。但(dan)(dan)相比傳(chuan)統高端設(she)(she)備，如(ru)(ru)高精(jing)(jing)度(du)(du)數控機(ji)(ji)(ji)床，激光校準(zhun)(zhun)設(she)(she)備，或特殊(shu)環(huan)境(jing)（高溫(wen)或特低(di)溫(wen)）設(she)(she)備等，工業機(ji)(ji)(ji)器人(ren)(ren)尚力不能及。

3人機合(he)作

傳(chuan)統的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)是(shi)關(guan)在籠(long)子(zi)(zi)里工(gong)作的(de)(de)(de)(de)(de)，因(yin)為(wei)(wei)它(ta)實在危險（想象一(yi)個抓著幾(ji)十或幾(ji)百公斤的(de)(de)(de)(de)(de)家伙以四米每秒的(de)(de)(de)(de)(de)速度(du)甩著，誰也不(bu)想靠(kao)近吧）。主(zhu)要原因(yin)是(shi)一(yi)般機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)，基于成本(ben)與技術的(de)(de)(de)(de)(de)考(kao)(kao)慮(lv)，不(bu)會集成額外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)感器(qi)(qi)去感知外(wai)部的(de)(de)(de)(de)(de)特殊(shu)情(qing)況（如(ru)突然(ran)有人(ren)(ren)(ren)觸碰），它(ta)只會“傻傻”得照(zhao)著人(ren)(ren)(ren)類編好的(de)(de)(de)(de)(de)程序日復一(yi)日的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)著，除非有外(wai)部信號告訴它(ta)停止(zhi)。所以常(chang)見的(de)(de)(de)(de)(de)方案就是(shi)為(wei)(wei)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)配備籠(long)子(zi)(zi)，當籠(long)子(zi)(zi)門打(da)開(kai)時，機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)收到信號便自(zi)(zi)動(dong)暫停。對安全的(de)(de)(de)(de)(de)考(kao)(kao)慮(lv)，自(zi)(zi)然(ran)給機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)集成帶來了(le)很(hen)(hen)多(duo)額外(wai)的(de)(de)(de)(de)(de)成本(ben)，籠(long)子(zi)(zi)可能(neng)并不(bu)貴(gui)，但畢竟要為(wei)(wei)此仔細(xi)考(kao)(kao)慮(lv)產(chan)線排布(bu)，增加產(chan)線面(mian)積，改變(bian)人(ren)(ren)(ren)機(ji)合(he)作方式等(deng)(deng)(deng)，從而影響生產(chan)效率。所以最近比較受關(guan)注(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)都(dou)以能(neng)安全地和人(ren)(ren)(ren)一(yi)起工(gong)作“為(wei)(wei)榮”，如(ru)RethinkRobotics的(de)(de)(de)(de)(de)Baxter，UniversalRobots的(de)(de)(de)(de)(de)PR系(xi)列(lie)，以及很(hen)(hen)多(duo)傳(chuan)統工(gong)業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)巨頭（abb，kuka，Yaskawa等(deng)(deng)(deng)）的(de)(de)(de)(de)(de)半概念(nian)半成品(pin)的(de)(de)(de)(de)(de)機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)。而從產(chan)業需求(qiu)看來，已通過傳(chuan)統工(gong)業機(ji)器(qi)(qi)人(ren)(ren)(ren)解(jie)決了(le)對精度(du)速度(du)重量(liang)等(deng)(deng)(deng)自(zi)(zi)動(dong)化需求(qiu)后，也的(de)(de)(de)(de)(de)確是(shi)時候開(kai)始滿足人(ren)(ren)(ren)機(ji)安全合(he)作了(le)。

4易用性

傳統機器人的(de)工作本質就(jiu)是不斷地走一個個的(de)路徑點，同時接(jie)收(shou)或(huo)設置外圍(wei)的(de)I／O信號（老和其他(ta)設置如(ru)夾具，輸送線等合(he)作）。而指導(dao)機器人這么做得過程，就(jiu)是機器人編(bian)程。幾乎每(mei)一家(jia)領先公司都有自家(jia)的(de)編(bian)程語言(yan)和環境，從而需要機器人操作者參加學習培訓(xun)。當(dang)機器人適用范圍(wei)增廣后，這個成本開始(shi)顯(xian)現了。

這些(xie)廠商(shang)是(shi)有理(li)由維護(hu)自家的(de)(de)編(bian)程環境(jing)的(de)(de)，一來(lai)(lai)工(gong)業機器(qi)人四十年(nian)(nian)前(qian)就開始(shi)規模化做(zuo)了，那時還沒有什(shen)么面向對象等(deng)現在廣為熟知普遍認同(tong)的(de)(de)主流先(xian)進編(bian)程理(li)念，二(er)來(lai)(lai)萌芽(ya)階段自家技術(shu)難免會和競爭對手(shou)不同(tong)，維護(hu)一個編(bian)程方式(shi)(shi)也無可厚(hou)非，三來(lai)(lai)因為他們的(de)(de)大(da)客戶往往也是(shi)傳統的(de)(de)工(gong)業大(da)客戶，如大(da)汽車廠商(shang)，這些(xie)客戶求穩，自然不希望你機器(qi)人過幾(ji)年(nian)(nian)就趕個熱潮變換編(bian)程方式(shi)(shi)，搞得他們還得扔掉幾(ji)十年(nian)(nian)的(de)(de)經(jing)驗，重新花大(da)錢培(pei)訓(xun)學習。

當然在(zai)業界，大家早已思(si)考編(bian)程(cheng)可否做的直(zhi)(zhi)觀簡(jian)單些，但在(zai)傳(chuan)統廠家中(zhong)除了一次(ci)次(ci)地概念性(xing)的展示外（如利用(yong)(yong)外骨骼，3D圖像，虛擬現實，iPhone等等），一直(zhi)(zhi)沒什么商業實用(yong)(yong)進(jin)展，以至(zhi)于大家再聽到“簡(jian)易編(bian)程(cheng)”等關鍵詞都想吐了。

但(dan)慶幸地還是(shi)有(you)后來者(zhe)(zhe)敢于挑戰(zhan)，也從零開始做(zuo)出成(cheng)就(jiu)，并成(cheng)為(wei)(wei)被認(ren)可的(de)賣點。對(dui)，說的(de)就(jiu)是(shi)RethinkRobotics和UniversalRobots！這也鮮活(huo)地論證了創新(xin)者(zhe)(zhe)窘境里為(wei)(wei)什么(me)顛(dian)覆性(xing)技(ji)術往(wang)往(wang)不會在(zai)領(ling)先(xian)企業中成(cheng)功(gong)（盡管他們(men)有(you)足夠的(de)資(zi)源(yuan)），卻總是(shi)被后來挑戰(zhan)者(zhe)(zhe)發揚光(guang)大。因為(wei)(wei)領(ling)先(xian)者(zhe)(zhe)在(zai)顛(dian)覆性(xing)技(ji)術上(shang)每(mei)走遠一步，就(jiu)往(wang)往(wang)離自己的(de)鐵(tie)飯碗遠離一步，內(nei)外部阻力都很大！

不管(guan)怎么，機器人(ren)(ren)的易用(yong)性開(kai)始得到重(zhong)視(shi)，如(ru)何能(neng)讓(rang)人(ren)(ren)不經任何（或過多(duo)）培訓，就(jiu)能(neng)像玩iPhone一樣很快玩轉機器人(ren)(ren)，已經變(bian)成大(da)廠商們開(kai)始大(da)力投資的方向來。

5成本

機(ji)器人的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本從(cong)小(xiao)(xiao)型(xing)號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)幾萬RMB到大(da)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)上百萬RMB都(dou)有。這個(ge)成(cheng)本自(zi)然(ran)低于高端專(zhuan)業(ye)制(zhi)造設備，但(dan)(dan)也可能會高于國內(nei)小(xiao)(xiao)集成(cheng)商們拼湊出的(de)(de)(de)(de)(de)自(zi)動(dong)化方案來(lai)。但(dan)(dan)從(cong)一直來(lai)西方工業(ye)界及近(jin)幾年國內(nei)制(zhi)造業(ye)對機(ji)器人的(de)(de)(de)(de)(de)歡(huan)迎(ying)程(cheng)度看(kan)來(lai)，說明機(ji)器人自(zi)動(dong)化的(de)(de)(de)(de)(de)經濟優(you)勢普遍到了一個(ge)臨(lin)界點，超過了其他(ta)替(ti)代方案（人工，或(huo)專(zhuan)機(ji)），看(kan)來(lai)這個(ge)成(cheng)本還(huan)是值得的(de)(de)(de)(de)(de)。

其實要走傳統機器人(ren)(ren)的(de)(de)老(lao)路，那硬件(jian)成本(ben)降低空間不大。工業機器人(ren)(ren)基(ji)本(ben)是一個開環的(de)(de)運動機構(gou)，靠的(de)(de)就是電機和齒輪箱的(de)(de)高精(jing)度(du)配合(he)。而大部(bu)分領先廠(chang)商的(de)(de)這些關(guan)鍵零部(bu)件(jian)都是從日(ri)本(ben)幾家廠(chang)商那買的(de)(de)，（這也是國內公司自己制造(zao)的(de)(de)機器人(ren)(ren)，買同樣的(de)(de)零部(bu)件(jian)，也不會便宜多少(shao)，因為(wei)日(ri)本(ben)廠(chang)商不會為(wei)了你這點量給多少(shao)折(zhe)扣）。除非中國零部(bu)件(jian)制造(zao)商能(neng)靜下(xia)心來，努力追趕上日(ri)本(ben)人(ren)(ren)的(de)(de)技術，從而以價格優勢打破多年來的(de)(de)壟斷，才能(neng)真正促進國內機器人(ren)(ren)廠(chang)商的(de)(de)發展(zhan)。

另一個(ge)就(jiu)是另辟蹊徑(jing)，追求其他(ta)技術和市場。如RethinkRobotics當時甚至考慮用塑料的齒輪(lun)箱來降低成本(ben)，而(er)通(tong)過(guo)視覺來彌補運動精度(du)損失，就(jiu)像人的眼(yan)睛來輔助手的精微(wei)操作一樣。但(dan)畢竟不能一步登天，所以Baxter機器(qi)人暫時在精度(du)和速(su)度(du)上(shang)完全無法與傳統(tong)(tong)機器(qi)人相(xiang)比，但(dan)在它能處理的物料抓放的應用中(zhong)，卻也足夠了。也許隨著Rethink的努力，會在硬件(jian)較(jiao)差的情(qing)況下(xia)，通(tong)過(guo)軟(ruan)件(jian)的智能化(hua)彌補，來達到與傳統(tong)(tong)工業(ye)機器(qi)人競爭(zheng)的程度(du)（那就(jiu)是真顛覆這些傳統(tong)(tong)大廠商了）。

6智能性

之(zhi)所以將智能(neng)型放(fang)在最后一點(dian)，因為相(xiang)對現(xian)(xian)在市場(chang)對機(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)主流需(xu)(xu)求（即強，快(kuai)，準），它暫時還不是最迫切的(de)(de)(de)。這(zhe)也體現(xian)(xian)了(le)傳統工業機(ji)器(qi)人的(de)(de)(de)優勢(shi)（任(ren)勞(lao)任(ren)怨，保質保量(liang)，是個“干活”的(de)(de)(de)好(hao)手）和不足（但很“笨”，老得讓(rang)(rang)人教）。但不代表智能(neng)型不重要，相(xiang)反企(qi)業已(yi)經(jing)開始做(zuo)技術投資了(le)。比如怎么讓(rang)(rang)機(ji)器(qi)人更好(hao)的(de)(de)(de)理解人的(de)(de)(de)指揮意圖，相(xiang)對自(zi)主的(de)(de)(de)去理解并規劃任(ren)務，而不需(xu)(xu)一個點(dian)一個點(dian)得讓(rang)(rang)人告訴它怎么走；如何(he)讓(rang)(rang)機(ji)器(qi)人在外圍環境發(fa)生變化下（光線變暗影響圖像識別，傳送帶上物品(pin)有損壞需(xu)(xu)要特殊處理）自(zi)動適應(ying)；如何(he)通(tong)過(guo)觸(chu)覺視覺聽覺等感(gan)知判斷(duan)零(ling)部(bu)件的(de)(de)(de)裝(zhuang)配質量(liang)，等等。

這(zhe)方面美國人(ren)做的(de)比(bi)較(jiao)好（當然他(ta)們也是避(bi)實擊虛，因(yin)為傳統工業機器人(ren)硬(ying)件上的(de)技術和市場已(yi)基(ji)本(ben)被日本(ben)歐(ou)洲企業統治），ROSIndustrial，RethinkRobotics等(deng)都在做有領先的(de)嘗試(shi)。

7人才(cai)匱乏

工(gong)業機器(qi)人順應(ying)時代發(fa)展，行業前(qian)景廣闊，然(ran)而，該領域(yu)人才供需(xu)失衡的矛盾(dun)正日益凸(tu)顯(xian)。一(yi)(yi)方(fang)(fang)面是(shi)機器(qi)人廠商、系統集成商以及汽車加工(gong)制造業求賢若渴，另(ling)一(yi)(yi)方(fang)(fang)面是(shi)人才供給(gei)不足，難以滿足企業用人需(xu)求。

究其原因(yin)，主要是相對(dui)近年來國內機器(qi)人(ren)產(chan)業(ye)(ye)所(suo)表現(xian)出來的(de)爆(bao)發性發展態勢，高(gao)校、職校等培訓(xun)機構的(de)課程設(she)置仍然滯后(hou)，盡管一些機器(qi)人(ren)廠商提供相關(guan)培訓(xun)，卻存(cun)在品牌針對(dui)性過強，推廣力度不足、配套設(she)施不足以及培訓(xun)網點有(you)(you)限等短板，難以達成系統的(de)教(jiao)學流程，尚不能(neng)與全國各地求學者(zhe)的(de)需要很好(hao)地契(qi)合(he)，導致眾多有(you)(you)志投(tou)身機器(qi)人(ren)行業(ye)(ye)者(zhe)求學無門。