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人民網:機器人走上生產線

發布時間:2013-09-22    信息來源: 人民網-人民日報海外版

  

  

                       

  一家韓國公司生產的工業機器人

  
     

  
   

  巡線排爆機器人

  

  一臺電腦輸出命令,旁邊的大手臂就開始工作了,那是一個機械臂,彎曲的時候有一米多高,前端有兩個攝像頭,那是它的眼睛。它伸出手,湊上去看了看,找到要卸載的部件的位置,用手旋轉下來,再放到指定的位置。

  這是一部工業機器人,剛才模擬的操作是對放射源的裝卸。這部機器人不久將裝石油測井儀器到鉆井平臺去工作,替代之前由人工完成的裝卸放射源這項危險的工作。

  特種機器人奧秘多

  這款機器人,中國航天科工集團北京自動化控制設備研究所的工程師們管它叫FAA-05K,是中國自主研發的首臺裝卸放射源機器人,由機械臂系統、末端操作器、定位與回轉裝置、視覺反饋裝置和操作臺等組成,可以滿足在2.5米長、2.5米寬空間內靈活作業的要求,采用圖像識別與末端隨動綜合控制技術的產品,能夠精確完成放射源的安裝過程,而且,經過精心設計的靈巧末端夾持器可以確保夾持可靠,也不會對放射源造成損傷。

  研制人員呂翀介紹:“裝卸源機器人是我們應中海油田服務股份有限公司的需求開發的一款特種機器人,能夠滿足測井儀探測放射源裝卸過程無人化的使用需求,避免了對操作人員的健康損害。”

  這個看起來簡單的手臂,卻是航天技術的集成,在系統集成技術、自主控制技術、視覺定位系統、高功率密度電機、伺服驅動控制器等方面都有所關聯。

  除了石油領域,在煤礦、電網等領域,特種機器人也有大顯身手的地方。面向反恐、偵察、排爆、電站巡檢、煤礦巷道探測等方向,開發了中、小型通用移動機器人產品,融合了航跡推算、路徑跟隨、自主避障等多項導航控制技術。

  MGT-20K移動機器人就有這個本領,有履帶還有兩條輔助的手臂,一般遙控玩具車的大小,可適應沙灘、田野、瓦礫、街道等多種路面,具有較強的爬坡、越障能力,上面安裝了航姿系統、GPS、攝像機等多種傳感器,可用于日常巡檢,危險環境偵查、搜救和排爆等工作。

  智能機器人研究室負責人張新華告訴記者,移動類機器人的模塊化設計使其功能極富可塑性,可以快速實現與已有技術的融合,從而拓展應用領域。比如,將慣性導航定位功能加載在移動類機器人上,就能夠產生一種可以為煤礦坑道提供精確位置信息的小型智能移動機器人,該產品一旦投入應用將為礦難的救援工作提供重要幫助,大大提升救援的準確度。在這個技術條件下,無人汽車也能成為現實,“技術上是完全有條件去做,就是成本問題。”據張新華介紹,單是核心系統的成本價就有七八十萬元人民幣。

  替代人工不含糊

  會繞線圈,能打螺絲,會點膠,能焊接……

  七八臺小型機器人連接成了一個流水線的工作平臺,可以廣泛應用于電子部件生產、裝配、包裝等領域。“我所是國內首家實現小型工業機器人系列化的單位。”張新華說。今年已經有一家外資公司定制了30臺產品,包括電路板焊錫、印制板點膠、螺釘裝配和印制板切割等類型機器人,用于空調、音響控制面板、電子智能鑰匙等汽車零部件的生產。

  張新華和他的團隊開發這一系列小型工業機器人之前去不少工廠調研過,一排排生產線,年齡不大的工人每天重復地同一個簡單的動作,安個螺絲或者點個膠水,你甚至很難捕捉到他們臉上的表情。“這些機器人都能做,而且更熟練,廢品率會更低。”在樣品臺上,記者看到了半徑大小不同的銅絲線圈,最細的一個比頭發絲還細,在一個半徑不足50毫米,長度不足1厘米的線圈上,它能分毫不差地完成900圈的纏繞。

  這樣的小型工業機器人,每臺售價在25萬元人民幣,壽命在七八年左右,因為是模塊化設計,只要工廠的技術人員稍加培訓就能完成維護和修理。相同性能的機器人在日本的單臺售價約合人民幣50萬元,價格上的優勢也確實吸引了一批想引入機器人進行生產的工廠,連年上漲的人力成本以及工業化生產帶來的用工社會問題,讓一些企業有了讓機器人進工廠的想法。“但是考慮到社會就業率問題,估計機器人在中小企業工廠的替代率不會太大。”張新華說,這些工廠引入機器人還都是試探性的態度。

  現在的平臺還是傳統機器手臂的模樣,下一步要做出仿人上半身的形狀來,再加上兩只靈巧手,每只手至少有3個手指,這樣就能執行更加復雜的工作任務。在研究室里,張新華還給記者演示了新研制出的可以同時進行兩項工作任務的雙軸機器人系統。

  此外,還有一個可以自動碼垛的大家伙,它每分鐘可以碼30箱礦泉水,這個機器人是為一家礦泉水公司定制的,之前,這家公司一直用的是進口產品,而采用國產化的設備后,這一項就能讓用戶的機器人采購成本減半、日常應用成本降低60%以上。

  這個大家伙由托盤供給裝置、滾筒輸送線、自動碼垛裝置等6大部分組成,可應用于食品、飲料和礦泉水生產線末端成品箱的搬運、碼垛,碼垛層數可達5~8層,能夠勝任不同規格產品的使用需求。

  感覺系統將更豐富靈敏

  全球來看,工業機器人的應用領域主要有汽車制造業、汽車零部件、電力電子工業、金屬加工業、塑料制品、飲料、食品等。目前中國市場上已有4.6萬臺工業機器人在服役,占全球總量的4.5%。2004年以來,中國工業機器人市場開始啟動,國內需求強勁,新安裝量年均增長率高達37%。2009年中國工業機器人新安裝量受到金融危機的影響,下降了30%;2010年已強勁恢復,增長了54%;預計2011至2013年新安裝量年均增長率將達到31%。到2013年在中國服役的工業機器人將達到8.5萬臺。此外,2012年下半年起,以3D打印、智能機器人為代表的國家產業政策助力產業發展,在全國范圍內出現爆發式增長。同時,各地機器人產業基地相繼開工,特別是上海、哈爾濱、重慶等地發展迅猛。

  “工業機器人在技術和理念上,我們現在一點兒也不比國外差,但問題恰恰是在核心零部件的研發和制造上,這一塊,差距很大,還是基礎工業實力的問題。”張新華說,“目前,工業機器人技術已日趨成熟,重點在于工業機器人批量生產和建立產業鏈。工業機器人未來的發展方向,主要體現在新型智能制造機器人的創新以及機器人集成應用技術的豐富和發展。”

  在機械機構方面,不同構型和負載的各系列機器人產品研發,向模塊化、可重構方向發展;機器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統的位置、速度、加速度等傳感器外,應用視覺、力覺等傳感器的多信息融合的機器人系統也開始在裝配等領域發揮作用。

  在標準化、輕巧型方面,主要注重提高運動速度和運動精度,減輕重量和減少安裝占用空間,工業機器人功能部件逐步趨于標準化和模塊組合化,以降低制造成本和提高可靠性。

  在柔性化、智能化方面,在多品種、小批量生產的柔性制造自動化技術中,特別是應用機器人的自動裝配技術中,要求工業機器人對外部環境和對象物體有自適應能力,即具有較高的智能和更多功能,機器人的智能化是指機器人具有感覺、知覺等,即有很強的檢測功能和判斷功能。而機器人柔性化是指其操作執行任務時,能夠根據任務不同,快速調整機器人組合,并調整末端執行器完成各種各樣的任務。

  工業機器人小檔案

  工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置,是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預先編排的程序運行,現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。

  1954年,美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念,并申請了專利。該專利的要點是借助伺服技術控制機器人的關節,利用人手對機器人進行動作示教,機器人能實現動作的記錄和再現。這就是所謂的示教再現機器人?,F有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年UNIMATION公司的第一臺工業機器人在美國誕生,開創了機器人發展的新紀元。

  我國工業機器人起步于上世紀70年代,90年代初起加速發展,先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業機器人,并實施了一批機器人應用工程,形成了一批機器人產業化基地,為我國機器人產業的騰飛奠定了基礎。

  原文鏈接:http://www.people.com.cn/24hour/n/2013/0921/c25408-22979695.html

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