如何挑选工业机器人?技术网红给出5个维度 | 燕缘科创NO.16

2020-07-24

7月24日,“燕缘科创”第十六期邀配天机器人CTO、北京大学物理系2002级校友郭涛,分享了《从科幻到工业机器人到智能机器人》。




郭涛,本科、硕士均毕业于北京大学,长期从事工业自动化、智能化领域产品设备开发,领衔建立了完整自主的商用工业机器人、数控系统、视觉系统的产品技术体系。在大富配天集团内,曾在汽车、机床、通信等多个板块担任CTO、研究院长等职务。擅长前沿技术解析、技术体系架构搭建及实施。 郭涛回溯了机器人概念的诞生及工业机器人的发展史。工业机器人起源于1959年,约瑟夫·恩格尔伯格联合乔治·德沃尔,基于德沃尔在1954年申请名为可编程操作装置的专利,共同制造了世界上第一台工业机器人。


20世纪70年代,工业机器人进入快速发展期,技术取得了很大进步,商业化迅猛发展。以瑞士ABB、德国库卡、日本发那科和安川电机最为著名,史称工业机器人四大家族,奠定了目前工业机器人格局。


郭涛称,工业机器人的发展,与一国的人口老龄化程度和劳动力成本紧密相关。


1974年-1994年,20年间日本的人力成本翻了4倍,1984年日本老龄化(65岁以上)人口达到了10%。在此期间,日本人机器人数量增长了近4倍。与日本一样,20世纪80年代德国的工业机器人也经历了一个爆发性增长,当时德国的老龄化程度达到14%,劳动力成本相对于其他欧洲国家高很多。


90年代,韩国的工业机器人增长迅猛,现在全世界1万个工人平均有99台工业机器人,日本和德国达到万人均300-400台,韩国则高达万人均700台,这与韩国汽车、3C行业占国家GDP比例非常高直接相关,韩国的产业需求导致工业机器人一直平稳增长。 据郭涛介绍,中国的工业机器人在2015年至2017年上半年,经历了一个野蛮生长阶段。但在2017年下半年增速下降,进入负增长。2019年下半年,随着经济的回暖和新冠疫情影响,中国的工业机器人已经回暖至20%的增长。 郭涛称,从中短趋势来看,工业机器人市场三四年内会有个非常好的增长。从长期趋势来讲,中国劳动力成本逐年提升,2018年人口老龄化达到10%,与日本84年的数据相似,工业机器人的发展也将迎来一个好的机会。从政策上看,2020年工业机器人国产化率已达到30%,2025预达70%,国产替代也是非常大的市场。过去三年,随着行业洗牌,真正有价值的企业正在逐渐走出来。 如何挑选工业机器人?郭涛从五个维度举例分享了工业机器人的能力衡量标准。


1.稳

工业机器人在低速运动与高速运动时很容易发生抖动,很多应用场景中需要机器人非常稳,因此抑制震动技术就很重要。


2.准

重复精度是机器人在完成每一个循环后,到达同一位置的精确度/差异度。现阶段市场以串联型机器人为主流,随着装配误差、加工误差、重力变形,它的误差会逐级放大,最后到尖端绝对定位精度会变差,需要运算来标定误差,计算补偿,才做到真正的绝对定位精度,配天机器人可以达到正负0.1mm以内的精度。


此外,多机联动需要多个机器人快速精准的配合。未来机器人会与人进行越来越多的协作,力的控制非常重要,碰到物体时要能快速停下。


3.狠


运行速度快不快。工业机器人运行速度对于不同的用户需求也不同,取决于工作需要完成的时间。一些机器人制造商还给出了最大加速度。配天最快为客户调节0.33秒一个周期的重复动作。


4.可靠


可靠性主要体现在工业机器人的环境适应性和故障率。


机器人在恶劣的使用场景中需要可靠的工作。例如清洗玻璃机器人,长时间在潮湿环境中工作,需要防水、防潮。打磨机器人在工作中,会产生很多的粉尘颗粒,粉尘颗粒增多,与空气摩擦容易产生爆炸,所以工业机器人在设计的时候既要防尘也要防爆。


故障率是指有效寿命期内的故障数,目前高端机器人的平均寿命约15年,平均无故障时间约10年。


5.易用性


此前,工业机器人主要应用场景是汽车生产,汽车行业改动较小,机器人不需要调试,可以大规模批量生产使用10年之久。但未来面向中小企业,易用性成为一项重要的能力。中小型企业换线频次高,设计师通过在工业机器人控制系统上嫁接软件包,要考虑解决设计功能包时尽量不要客户自己经常调试,从而简化指令达到易用性。


根据工艺与属性实时计算设计功能包,工业机器人进行操作


各类机器人历年销售额


直播最后,郭涛分享了对机器人下一阶段发展的观点。他认为阿尔法狗的诞生,标志着机器人开始智能化。随着机器人自主移动性的发展,家庭机器人、服务机器人快速增长,但普遍自主操作性较弱。郭涛认为自主移动机器人和自主操作机器人真正结合起来的时候,才将迎来真正的智能机器人。