工業(yè)機(jī)器人和人相比具有質(zhì)量穩(wěn)定、長久工作、適應(yīng)危險(xiǎn)骯臟乏味工作等,而本文主要從技術(shù)角度來分析目前階段工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)劣勢:
1. 通用性
工業(yè)機(jī)器人可編程,支持多自由度運(yùn)動(dòng),因此應(yīng)用較靈活。雖然不及人類但相對(duì)于很多工業(yè)自動(dòng)化常見的專機(jī)(專為一類工業(yè)應(yīng)用或一家客戶定制的機(jī)電集成方案),工業(yè)機(jī)器人還是靈活多了。工業(yè)應(yīng)用改動(dòng)不太大時(shí),是可以通過機(jī)器人重新編程來滿足新的需求,而無需在硬件上再做大量投資。
但相應(yīng)的,它的相對(duì)不足會(huì)是效率。畢竟專機(jī)是為一個(gè)應(yīng)用定制的,因此雖犧牲通用性但實(shí)現(xiàn)了效率優(yōu)化,在產(chǎn)量這個(gè)客戶非常關(guān)心的指標(biāo)上能完成地很好。
2. 機(jī)電性能
工業(yè)機(jī)器人普遍能達(dá)到低于0.1毫米的運(yùn)動(dòng)精度(指重復(fù)運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)精度),抓取重達(dá)一噸的物體,伸展也可達(dá)三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機(jī)上一些“瘋狂”的加工要求,但對(duì)絕大部分的工業(yè)應(yīng)用來說,是足以圓滿完成任務(wù)。隨著機(jī)器人的性能逐漸提升,以前一些不可能的任務(wù)也變得可行起來(如激光焊接或切割,曾需要專門的高精度設(shè)備來指導(dǎo)激光的走向,但隨著機(jī)器人精度的提升,現(xiàn)在也變得可依賴機(jī)器人本身的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)來代替了)。
但相比傳統(tǒng)高端設(shè)備,如高精度數(shù)控機(jī)床,激光校準(zhǔn)設(shè)備,或特殊環(huán)境(高溫或特低溫)設(shè)備等,工業(yè)機(jī)器人尚力不能及。
3. 人機(jī)合作
傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人是關(guān)在籠子里工作的,因?yàn)樗鼘?shí)在危險(xiǎn)(想象一個(gè)抓著幾十或幾百公斤的家伙以四米每秒的速度甩著,誰也不想靠近吧)。主要原因是一般機(jī)器人,基于成本與技術(shù)的考慮,不會(huì)集成額外的傳感器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰),它只會(huì)“傻傻”得照著人類編好的程序日復(fù)一日的動(dòng)著,除非有外部信號(hào)告訴它停止。所以常見的方案就是為機(jī)器人配備籠子,當(dāng)籠子門打開時(shí),機(jī)器人收到信號(hào)便自動(dòng)暫停。對(duì)安全的考慮,自然給機(jī)器人集成帶來了很多額外的成本,籠子可能并不貴,但畢竟要為此仔細(xì)考慮產(chǎn)線排布,增加產(chǎn)線面積,改變?nèi)藱C(jī)合作方式等,從而影響生產(chǎn)效率。
4. 易用性
傳統(tǒng)機(jī)器人的工作本質(zhì)就是不斷地走一個(gè)個(gè)的路徑點(diǎn),同時(shí)接收或設(shè)置外圍的I/O信號(hào)(老和其他設(shè)置如夾具,輸送線等合作)。而指導(dǎo)機(jī)器人這么做得過程,就是機(jī)器人編程。幾乎每一家領(lǐng)先公司都有自家的編程語言和環(huán)境,從而需要機(jī)器人操作者參加學(xué)習(xí)培訓(xùn)。當(dāng)機(jī)器人適用范圍增廣后,這個(gè)成本開始顯現(xiàn)了。
這些廠商是有理由維護(hù)自家的編程環(huán)境的,一來工業(yè)機(jī)器人四十年前就開始規(guī)?;隽?,那時(shí)還沒有什么面向?qū)ο蟮痊F(xiàn)在廣為熟知普遍認(rèn)同的主流先進(jìn)編程理念,二來萌芽階段自家技術(shù)難免會(huì)和競爭對(duì)手不同,維護(hù)一個(gè)編程方式也無可厚非,三來因?yàn)樗麄兊拇罂蛻敉彩莻鹘y(tǒng)的工業(yè)大客戶,如大汽車廠商,這些客戶求穩(wěn),自然不希望你機(jī)器人過幾年就趕個(gè)熱潮變換編程方式,搞得他們還得扔掉幾十年的經(jīng)驗(yàn),重新花大錢培訓(xùn)學(xué)習(xí)。
5. 成本
機(jī)器人的成本從小型號(hào)的幾萬RMB到大型的上百萬RMB都有。這個(gè)成本自然低于高端專業(yè)制造設(shè)備,但也可能會(huì)高于國內(nèi)小集成商們拼湊出的自動(dòng)化方案來。但從一直來西方工業(yè)界及近幾年國內(nèi)制造業(yè)對(duì)機(jī)器人的歡迎程度看來,說明機(jī)器人自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢普遍到了一個(gè)臨界點(diǎn),超過了其他替代方案(人工,或?qū)C(jī)),看來這個(gè)成本還是值得的。
其實(shí)要走傳統(tǒng)機(jī)器人的老路,那硬件成本降低空間不大。工業(yè)機(jī)器人基本是一個(gè)開環(huán)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),靠的就是電機(jī)和齒輪箱的高精度配合。而大部分領(lǐng)先廠商的這些關(guān)鍵零部件都是從日本幾家廠商那買的,(這也是國內(nèi)公司自己制造的機(jī)器人,買同樣的零部件,也不會(huì)便宜多少,因?yàn)槿毡緩S商不會(huì)為了你這點(diǎn)量給多少折扣)。除非中國零部件制造商能靜下心來,努力追趕上日本人的技術(shù),從而以價(jià)格優(yōu)勢打破多年來的壟斷,才能真正促進(jìn)國內(nèi)機(jī)器人廠商的發(fā)展。
6. 智能性
之所以將智能型放在最后一點(diǎn),因?yàn)橄鄬?duì)現(xiàn)在市場對(duì)機(jī)器人的主流需求(即強(qiáng),快,準(zhǔn)),它暫時(shí)還不是最迫切的。這也體現(xiàn)了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(任勞任怨,保質(zhì)保量,是個(gè)“干活”的好手)和不足(但很“笨”,老得讓人教)。
但不代表智能型不重要,相反企業(yè)已經(jīng)開始做技術(shù)投資了。比如怎么讓機(jī)器人更好的理解人的指揮意圖,相對(duì)自主的去理解并規(guī)劃任務(wù),而不需一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)得讓人告訴它怎么走;如何讓機(jī)器人在外圍環(huán)境發(fā)生變化下(光線變暗影響圖像識(shí)別,傳送帶上物品有損壞需要特殊處理)自動(dòng)適應(yīng);如何通過觸覺視覺聽覺等感知判斷零部件的裝配質(zhì)量,等等。