工業機器人應用面臨四大技術難點

  我國是制造業大國，全球90%的手機、80%的空調和計算機、70%的光伏電池、60%的電視都是中國制造，以工業機器人為代表的的智能裝備能夠提高生產效率和產品質量，被認為是中國制造業轉型升級的重要突破口。但在企業應用上，我國工業機器人還面臨著一些問題。

        在近日舉行的第三屆中國(杭州)國際機器人西湖論壇上，中國工程院院士譚建榮指出，企業是機器人應用的重點，從技術上說，當下企業工業機器人在應用中遇到四大難點，分別是運動精確性、作業平穩性、布局多樣性、操作易用性。

        機器人運動精確性和作業平穩性的問題，或許可以解答為什么有些崗位目前還不適合機器換人。

        在汽車制造過程中，工業機器人已經在焊接、噴涂等工藝上可以實現完全代替人工，并且可以保證產品質量明顯得到提升。但在一些精密零件的制造、加工、組裝中，由于機器人操作的精確性和平穩性不夠高，這部分工作仍然要依靠人工。富士康作為蘋果公司最大的代工廠，曾經多次高調宣布引進機器人來代替人工操作，但機器人的產出效果并不盡人意。2016年，就曾有富士康上的管理層表示，iPhone上組裝的螺絲，機器人很難保持這么高的精度，只要沒對準，iPhone和機器人都將報廢。這反而帶來了更大的維護成本。目前富士康的機器人生產精度為0.05毫米，而蘋果手機對生產精度的要求是0.02毫米。

        要實現機器人的靈巧運動控制，就要確保機器人運動的精確性和操作的平穩型。譚建榮認為，運動精確性問題，從技術上看就是如何實現工業機器人運動學精確建模與求解。使機器人運動具有平穩性，就要進行動力學的分析。因為理論上機器人的關節是一個點，實際上機器人的關節有間隙，運動副間隙引起的沖擊與振動會影響機器人工作的平穩性。

        工業機器人還面臨布局多樣性的問題。目前來說，工業機器人應用市場占比較多的行業是汽車（含汽車零部件、整車、汽車電子）、3c電子、金屬加工。尤其是3C電子領域，產品更新換代的速度快，對于柔性要求、精度和速度就相對更高，使用工業機器人時就必須考慮如何布局設計快速地適應公司的新產品、新工藝。如果出現機器人不能適應產線調整，或者調試機器人耗費時間過長，甚至完全不匹配新產品的情況，那么引入機器人可能會帶來更多成本。歸根結底，還是要通過作業流程設計、運動學動力學設計以及它的精確性和平衡性的設計，從而讓機器人變得更加柔性化，能夠適應不同的產品生產模式。

        機器人的操作易用性也是一大問題。機器人的操作、控制開關和日常維護、保養等，所需高等技術人員的工資比不用機器人時普通操作工工資高。即使不考慮成本，由于國內機器人應用人才出現巨大缺口，對專業性的要求也比較高，想聘用到一名合格的工程師也非易事。這也是操作簡單、易用性好的示教型機器人深受市場歡迎的原因。譚建榮認為，提高機器人的易用性，需要實現機器人的示教。

        雖然我國工業機器人應用仍以汽車產業為主，但在5G技術的帶動下，3C電子對工業機器人的需求明顯增加，而且朝著小而精、精而快的方向發展。此外，隨著食品、倉儲、光伏等行業對于自動化率需求的不斷提升，這些行業對機器人的需求也在逐步增加。如果這四個問題都能得到解決，無疑能加快工業機器人在制造業中的應用。