机器人正在逐步走向高端制造领域,其易用性与专业化不断走高,产品力提升、产业链布局与核心技术突破为上下游发展注入持续动力。在 2023“机器人+”大会上,沈阳新松机器人自动化股份有限公司技术执行总监杜振军分析了制造业新态势,提出企业共生发展的未来格局。
▲沈阳新松机器人自动化股份有限公司技术执行总监 杜振军
机器人已经成为智能制造的核心装备,应用涵盖汽车、电子、3C、航空航天、电力等行业,市场呈现增长态势,资本市场在机器人领域出现了10~20亿的整机与核心部件的投资案例。核心零部件产业取得阶段性成果,培育了绿的谐波、双环、振康、汇川技术等多家骨干企业。
部分核心零部件初步实现国产替代
经过“十二五”和“十三五”的攻关,包含减速器、伺服电机与驱动、控制器在内的核心零部件已实现产品化和批量化的国产替代,其中谐波减速器国产化率超过65%,机器人专用传感器初步实现小批量应用,但是在芯片和操作系统方向上仍需技术突破。国家“十四五”目标是关键零部件性能和可靠性达到国际同类产品水平,培养一大批创新强、成长好的专精特新“小巨人”企业。
机器人应用在高端行业存在技术难点
当前,在智能技术应用方面,新松公司通用工业机器人主要采用六大技术板块,即智能+视觉、智能+力控、智能+离线编程、智能+工艺专家、智能+MES系统、智能+监控诊断。其中,视觉系统可以提升机器人的智能性;力控能够完成更精密的装配;离线编程将大量减少现场应用和部署的时间,例如从一周缩短到一天的时间。
工业机器人能够被布局在完整工序流程中的各个方位,覆盖点焊、弧焊、切割、磨抛、涂装、锻造、铸造、上下料、装配检测、搬运、装箱码垛等各种自动化作业,全面覆盖汽车及零部件、家电、电子电气、消费电子、食品医疗、烟草、航空航天、纺织化工、重型机械、家装制品、教育实训、一般工业等二十余个领域。当前新松通用工业机器人面向焊接、搬码、装配、喷涂、磨抛多场景,具备丰富的工艺包设计。以焊接机器人为例,焊接机器人装配的接触传感检测、焊缝跟踪、多层多道焊接、焊缝轮廓识别等技术,解决了中厚板焊接量大、焊缝数量多、定位精度低等诸多传统焊接机器人无法解决的问题。
然而,工业机器人在高端行业的应用中仍存在诸多技术难点:在汽车焊装中,如何实现智能焊接应用技术,以提高产品品质;在电子制造中,如何基于视觉实现机器人柔性装配,以大幅提高生产效率;如何应用多机器人协同作业技术,实现多品种混线柔性生产;如何制造高精度、高可靠工业机器人,以提高生产效率;如何基于模型作业自动生成,以加快机器人应用系统开发;如何应用多机器人协作技术,以实现混线生产的柔性制造等。
在市场需求扩展以及产业发展的过程中,工业机器人以其规模化生产的特点而被广泛应用,但型号少、人机协同性差的劣势依旧无法解决,因此协作机器人应运而生。协作机器人以其人机融合、安全易用、灵敏精准、灵活通用的特点,正式成为制造业的“新宠”,人机协作是智能制造领域的新手段、新趋势。协作机器人具有轻量化、能耗低、开放性强和支持离线编程的优势,可以满足于制造、服务、医疗等各行各业的实际应用需求,及各场景的定制化需求。例如,协作机器人被应用于汽车发动机罩壳螺钉拧紧、汽车前桥检测、半导体行业上下料、服务器整机装配等工序中。除此之外,通过融合力、触觉、视觉等信息感知周围环境后,协作机器人能做出复杂场景下的碰撞预判,从而实现对协作人员人身安全的实时检测。
复合机器人即“协作机器人+移动机器人”,目前被大量应用于3C(电脑Computer、通讯Communication和消费性电子Consumer Electronic)、半导体以及加工行业。从磁带导航、激光制导到激光轮廓导航,导航设施的部署更加简单,更易实现机器人的大规模调度与智能感知。随着自然导航技术的成熟,系统部署将由“工程化实施”向“产品化布署”方向转换,部分标准化程序较高的产品将可实现“用户自行布署”。用户自身将在应用中发挥更多作用,许多调整和维护的工作将交由用户自行完成,大幅降低了运维成本。当前移动机器人导航技术主要面临的难点在于动态环境,如何提升SLAM(Simultaneous Localization and Mapping,即时定位与地图构建)技术的准确性与可靠性,是行业所关注的重点。
机器人赋能智能制造的五大趋势
机器人赋能智能制造的趋势大致有五点:一是机器人走向高端装备制造领域,在航空装备、船舶重工、轨道交通、新能源等高端领域进行融合应用,打造大国重器;二是通用型机器人与协作机器人正在聚力、融合,从技术到服务,赛道逐渐交叉,界限逐渐模糊,且技术复用性与安全性共生,能突破现有的产品壁垒,适配更高柔性化的业务;三是产品易用性增强,为客户提供更好的体验;四是持续走向“专业化”,走“专精特新”道路,机器人企业只有做出特色、不断提高产品力,给客户带来更好的应用价值,才能越走越远;五是品链共生,从整机、关键部件、控制系统到高度集成的模块化单元,全流程加速国产化,积极与产业链上下游建立合作关系,一起向价值链高端发展。
2014-2020年,我国机器人产业呈现雨后春笋、百家争鸣的整体形势,未来发展的关键在于自身的产品力、产业链布局与关键零部件的技术突破。未来五年,我国制造业将以市场引领、以创新驱动、以资本推动,形成“龙头企业+专精特新企业+系统集成企业”共生发展的格局。
本文根据沈阳新松机器人自动化股份有限公司技术执行总监杜振军,在2023“机器人+”大会上的演讲整理而成,经编辑。
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