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工業(yè)機器人將會面臨哪些技術難點
我國是制造業(yè)大國，全球90%的手機、80%的空調(diào)和計算機、70%的光伏電池、60%的電視都是中國制造，以工業(yè)機器人為代表的的智能裝備能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，被認為是中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要突破口。但在企業(yè)應用上，我國工業(yè)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(yè)是機器人應用的重點，從技術上說，當下企業(yè)工業(yè)機器人在應用中遇到四大難點，分別是運動精確性、作業(yè)平穩(wěn)性、布局多樣性、操作易用性。
機器人運動精確性和作業(yè)平穩(wěn)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(yè)機器人已經(jīng)在焊接、噴涂等工藝上可以實現(xiàn)完全代替人工，并且可以保證產(chǎn)品質(zhì)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(wěn)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(jīng)多次高調(diào)宣布引進機器人來代替人工操作，但機器人的產(chǎn)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(chǎn)精度為0.05毫米，而蘋果手機對生產(chǎn)精度的要求是0.02毫米。
要實現(xiàn)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(wěn)型。譚建榮認為，運動精確性問題，從技術上看就是如何實現(xiàn)工業(yè)機器人運動學精確建模與求解。使機器人運動具有平穩(wěn)性，就要進行動力學的分析。因為理論上機器人的關節(jié)是一個點，實際上機器人的關節(jié)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(wěn)性。
工業(yè)機器人還面臨布局多樣性的問題。目前來說，工業(yè)機器人應用市場占比較多的行業(yè)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(chǎn)品更新?lián)Q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(yè)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(chǎn)品、新工藝。如果出現(xiàn)機器人不能適應產(chǎn)線調(diào)整，或者調(diào)試機器人耗費時間過長，甚至完全不匹配新產(chǎn)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(yè)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(chǎn)品生產(chǎn)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(yǎng)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(nèi)機器人應用人才出現(xiàn)巨大缺口，對專業(yè)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(xiàn)機器人的示教。
雖然我國工業(yè)機器人應用仍以汽車產(chǎn)業(yè)為主，但在5g技術的帶動下，3c電子對工業(yè)機器人的需求明顯增加，而且朝著小而精、精而快的方向發(fā)展。此外，隨著食品、倉儲、光伏等行業(yè)對于自動化率需求的不斷提升，這些行業(yè)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(yè)機器人在制造業(yè)中的應用。
