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人機融合時代即將來臨 機器視覺大有可為

2016-11-24 16:28 [工業設備] 來源于:中國機床商務網
導讀:隨著工業機器人應用領域的切換,未來需求將會在一些新的場景下得到大規模應用,汽車、3C或者家電時代的大規模需求都集中于生產環節切割、焊接、上下料等,在后端應用環節,例如
  隨著工業機器人應用領域的切換,未來需求將會在一些新的場景下得到大規模應用,汽車、3C或者家電時代的大規模需求都集中于生產環節切割、焊接、上下料等,在后端應用環節,例如物流、包裝等環節的應用剛剛起步,市場投資環境大好。
  據統計,2010-2015年,我國工業機器人市場銷量以年均35.5%的速度增長,2015年工業機器人市場銷量達到6.8萬臺,占全球銷量比重超過1/4,實際銷量比上年增長31.3%,連續三年成為全球第一大工業機器人市場。
  從工業機器人投資機會看,一是運動控制器市場,中國中大型企業及跨國公司的市場較成熟,中國這個市場整體規模約70億元,未來幾年每年會有11%的增速。
  去年以來,中國先后出臺《中國制造2025》、《機器人產業發展規劃(2016-2020年)》等等文件,力爭到2020年,工業機器人銷量達15萬臺,持有量80萬臺,國產工業機器人年產量達10萬臺,市場占有率達67%,關鍵零部件自給率達50%以上,形成比較完整的產業體系。
  日前,工信部裝備工業司副司長楊拴昌向媒體表示,中國將加快組建國家機器人創新中心,并鼓勵有條件的地區建立區域性的機器人創新中心,以突破關鍵技術。
  人機融合是機器人發展必由之路
  abb中國有限公司董事長兼總裁顧純元表示,在當今世界最先進的柔性自動化生產線上,不到一分鐘就可以有一輛車下線;而且同一生產線上可以生產6種不同車型,每一車型的切換僅需18秒。核心技術在于把機械臂跟周圍的工裝夾具等相關設備通過三維系統有機集成,“已經是很成熟的技術,”他話鋒一轉,“但這還不是人機融合,因為機器跟人還是完全分開的。”未來人機交互、融合,才能實現物與人通過技術服務有機連接,從中國制造跨上中國智造。
  當前,想讓機器人完全取代人類是做不到的,但是通過人機共融,可使機器人的簡便性大大提高,對機器人的整個應用產生質的變化。而關于人機共融安全性的問題,按照國際安全標準對安全性已經提出相應的要求,但是如何實現方法很多,各種各樣的做法。只有真正做到無圍欄,多種技術結合起來,才能達到最終的安全。
  如何把人和機器結合起來,是機器人產業發展的必由之路,目前來說人機融合是工業機器人智能化的主要趨勢。為了使機器人更好的與人匹配,我們需要研究人具備什么能力?人首先有絕對的柔性,其次便是視覺與觸覺。而目前傳統的機器人在速度、精度,簡單重復作業的可靠性上是遠超人類的,但是柔性、觸覺與視覺部分與人的差距還是很大的。
  香港中文大學電子工程學系教授孟慶虎提出疑問,機器人能夠替代人嗎?這問題源于以下令人百思不解的經典現象——在工業流水線上精確、高效、靈巧無比的機器人,何以在處理大多數生活事務(如簡單的疊衣服、上下樓梯等)時表現異常笨拙。孟慶虎從移動性能、靈活性、操作性、傳感能力和智能方面進行人機對比后發現,當前機器人的主要差距在于靈活性和智能,尤其是智能方面,“說實話還有很長的路要走”。人的認知方式和過程機器尚難以模仿,人腦與肌體的連動反應機制機器更不能完美再現,其中蘊含了軟件、硬件領域的巨大技術挑戰。所以,真的想要機器人融入我們的生活,“一個先決條件就是機器人必須知道人的存在,能夠跟人共同生存”。這要求機器人的辨識、認知能力大幅度提高,機器人變成了社會的一部分,人機融合時代就真正到來了。
  外資企業瘋狂搶食中國市場
  在《中國制造2025》政策催化下,中國本土品牌工業機器人銷售量從2015年2.23萬臺將增長至2016年約3.1萬臺,相對地也分食部分日、歐系品牌工業機器人在中國的市場大餅。
  除了日廠Epson、安川電機(YaskawaElectric)與發那科fanuc)均已在中國設廠生產及銷售工業機器人產品外,還有瑞士ABB與德國kuka也在中國設廠卡位。
  其中,這些機器人大廠在中國市場生產、銷售的工業機器人產品,主要是以汽車工業應用為主,其他應用則為金屬加工、電子產品組裝與食品、藥妝品等分類包裝等用途。
  在這10年來,中國已成為3C電子產品的世界工廠,加上近年來中國積極調高勞工的薪資水準,使得這些代工廠面臨人事成本高漲、擠壓其獲利空間。
  于是促使這些制造業資方開始進行以機器換人的動作,以期降低日益增高的人事成本。
  為此,全球機器人大廠除了推廣小型工業機器人產品之外,也積極推廣內建感測器的協作型機器人產品。
  除了全球各家機器人廠商紛紛地在中國市場上插旗及推銷協作型機器人之外,曾于2015年發表協作型機器人產品duAro的日本Kawasaki也抓緊機會在中國設廠生產及銷售其協作型機器人產品。
  Kawasaki指出在一條需要10個人的生產線上,可以用5臺協作型機器人取代5個人力,便能完成電子產品的組裝和化妝品裝箱等工作。
  Kawasaki出資51%的中國合資公司將負責在重慶建設新工廠,將全數供應中國市場需求,不再從日本進口。
  而新工廠計劃2016年底前投產,首年度的產能為1,000臺,未來將提高年產量為5,000臺,其中軸承、減速器和馬達等主要零組件將從日本進口,還有一部分則在中國向當地廠商采購。
  機器人產業化得抓核心零部件
  隨著智能制造助推機器人成重要角色之后,核心技術成了各大機器人行業其鞏固市場地位的首要因素。除此之外,工業機器人的三大核心零配件占據了其成本的半壁江山,不得不說,誰擁有這三大核心零部件的市場,誰就在起跑線上贏得一步。
  驅動中國2016年11月22日消息隨著智能制造助推機器人成重要角色之后,核心技術成了各大機器人行業其鞏固市場地位的首要因素。除此之外,工業機器人的三大核心零配件占據了其成本的半壁江山,不得不說,誰擁有這三大核心零部件的市場,誰就在起跑線上贏得一步。
  工業機器人的三大核心零配件是控制器、伺服系統、減速器??刂破饔型?020年市場規模達12億元,妥妥的一塊肥肉。作為機器人的大腦,發布和傳遞動作指令。在我國硬件部分已經基本掌握,不過軟件方面還是與國外品牌有一定差距。
  2015年中國控制器市場規模達23.1億元,同比增長18%,其中工業機器人控制器占比15%,約3.5億元。而我國現有的工業機器人在智能化及柔性方面都有待提升。開發標準化、開放化控制器存在巨大發展空間。到2020年我國工業機器人控制器市場規模有望達到12億元左右,未來五年復合增速約為27%。
  伺服系統是工業自動化的重要組成部分,是自動化行業中實現精確定位、精準運動的必要途徑,且機器人的關節驅動離不開伺服系統。近幾年工業機器人、電子制造設備等產業的迅速擴張,其在新興產業的應用規模出現增長迅速。
  目前,日系品牌占據了我國伺服系統市場一半的份額。國外伺服企業在中國的市場占有率達75%,其中日本品牌占比為50%,不過隨著國產伺服系統性能的提升,國產伺服產品份額有望擴大。
  最后的一大支柱就是減速器,它是連接動力源和執行機構之間的中間裝置,大量應用在工業機器人上的減速器主要有兩類:RV減速器和諧波減速器。
  隨著未來工業機器人的發展,中投顧問產業研究中心預測到2020年我國工業機器人減速器市場規模將超過40億元,未來五年復合增長率約為30%。盡管中國工業機器人減速器需求強勁,但是國內減速器的生產能力卻遠遠落后于日本、美國和歐洲。
  綜合來看,我國工業機器人產業化發展還有待加強完善,最重要的是核心零部件市場還有待突破,因為這些基礎資源將直接影響我國機器人產業升級之路。
  機器視覺大有可為
  作為一種給機器人帶來視覺功能的關鍵技術,機器視覺應用廣泛。從工業視覺到計算機視覺,從人機交互到自動駕駛,從虛擬現實到物體自動識別,機器視覺都能擔當著重要角色。
  工業4.0離不開智能制造,智能制造離不開機器視覺。如果說工業機器人是人類手的延伸、交通工具是人類腿的延伸,那么機器視覺就相當于人類視覺在機器上的延伸,是實現工業自動化和智能化的必要手段。機器視覺具有高度自動化、高效率、高精度和適應較差環境等優點,為我國工業自動化打開“新視界”。
  機器視覺在機器人上的應用是十分必要的,工業機器人和服務機器人都需要機器人視覺當做自己的“眼睛”,但工業機器人和服務機器人對機器人視覺的需求卻是不同的。
  利用機器視覺的方法,可以快速、準確地檢測到制藥包裝是否完好無缺,通過設定圖像傳感器,獲取包裝后的對象圖片信息,通過預先設定的面積參數對每個藥?;蛘咚幤窟M行檢測對比,這樣,破損的藥?;蛘呷逼康陌b都將被檢測出來,正確的正常通過。
  機器視覺在工業機器人和服務機器人上的區別,首先就是應用場景。在工業機器人的環境里,計算機視覺看到的場景是相對單一,但服務機器人的應用場景就要復雜很多。場景之外,便是精度方面。在工業機器人里面,計算機視覺的辨識精度一定是在毫米級以下的,包括靜態的辨識精度和動態的辨識精度,靜態指的是相機或者觀測物品相對處在一個靜止的狀態,它這個時候的辨識精度取決于相機的分辨率,包括物品的邊緣是否清晰,差異化是否很明確,這個時候精度甚至可以達到微米級以下,服務機器人大部分的精度并不會很高,可能會在厘米級以上。

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