從第一臺(tái)軌跡再現(xiàn)型機(jī)器人亮相至今，通用化、智能化始終是機(jī)器人不斷創(chuàng)新和發(fā)展的方向。隨著機(jī)器人技術(shù)的演進(jìn)，機(jī)械臂對(duì)復(fù)雜環(huán)境與復(fù)雜任務(wù)的自適應(yīng)能力得以實(shí)現(xiàn)，自適應(yīng)機(jī)器人這一概念也逐漸為大眾所知。
面對(duì)市場(chǎng)上已有的協(xié)作機(jī)器人、工業(yè)機(jī)器人、力控機(jī)器人，自適應(yīng)機(jī)器人的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)挑戰(zhàn)和未來(lái)發(fā)展如何?作為新一代機(jī)器人發(fā)展方向，中國(guó)自適應(yīng)機(jī)器人企業(yè)如何在全球市場(chǎng)上貢獻(xiàn)自己的力量?
近日，工業(yè)和信息化部裝配工業(yè)發(fā)展中心聯(lián)合自適應(yīng)機(jī)器人行業(yè)代表性企業(yè)非夕科技，推出了全國(guó)首部《自適應(yīng)機(jī)器人創(chuàng)新發(fā)展藍(lán)皮書(shū)》(下稱(chēng)“藍(lán)皮書(shū)”)。藍(lán)皮書(shū)中，對(duì)自適應(yīng)機(jī)器人的概念、技術(shù)要點(diǎn)，行業(yè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈，全球發(fā)展格局等都做了全面闡述，也對(duì)這一品類(lèi)的機(jī)器人未來(lái)發(fā)展可能會(huì)遇到的挑戰(zhàn)進(jìn)行了分析。
自適應(yīng)機(jī)器人：
新一代機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的方向
相比依賴(lài)精準(zhǔn)位置控制的傳統(tǒng)機(jī)器人和協(xié)作機(jī)器人，藍(lán)皮書(shū)這樣定義自適應(yīng)機(jī)器人(Adaptive Robot)：它是一種仿人化、智能化的機(jī)器人，融合了工業(yè)級(jí)力控、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、AI等多元技術(shù)，能像人類(lèi)一樣完成“手眼配合”等復(fù)雜作業(yè)，有效適應(yīng)復(fù)雜多變的環(huán)境，以此來(lái)大幅增強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程中的柔性程度和生產(chǎn)力，具有位置誤差容忍度高、抗干擾性強(qiáng)、智能可遷移等特點(diǎn)的新一代機(jī)器人。
藍(lán)皮書(shū)指出，靈巧、智能、柔性通用的自適應(yīng)機(jī)器人必將成為未來(lái)機(jī)器人發(fā)展方向，它高度契合制造業(yè)企業(yè)對(duì)于柔性制造的轉(zhuǎn)型需求，其快速發(fā)展與廣泛應(yīng)用可進(jìn)一步提升制造業(yè)以及細(xì)分行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效能，大大提高應(yīng)對(duì)生產(chǎn)復(fù)雜性的能力，也將推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展和國(guó)際機(jī)器人價(jià)值鏈的重構(gòu)。
在全球范圍里，2019年，非夕科技發(fā)布世界首臺(tái)自適應(yīng)機(jī)器人Rizon 4(拂曉)，采用系統(tǒng)性創(chuàng)新的全新技術(shù)路線(xiàn)，首次實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)力控、機(jī)器視覺(jué)和人工智能技術(shù)的“三位一體”，成為力控機(jī)器人領(lǐng)域內(nèi)擁有最先進(jìn)技術(shù)之一，能使機(jī)器人智能安全地與人和環(huán)境交互、操作、高效作業(yè)的公司。這款產(chǎn)品在德國(guó)漢諾威工業(yè)展上發(fā)布后獲得了全球范圍的關(guān)注。
世界機(jī)器人研究基金會(huì)主席、斯坦福大學(xué)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室教授Oussama Khatib評(píng)價(jià)非夕自適應(yīng)機(jī)器人，他認(rèn)為非夕自適應(yīng)機(jī)器人首次實(shí)現(xiàn)了高精度力控、人工智能和視覺(jué)技術(shù)的深度融合，代表了新一代機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的方向。
在此次的藍(lán)皮書(shū)課題中，課題組還指出隨著機(jī)器視覺(jué)、智能傳感與云計(jì)算等技術(shù)的快速發(fā)展，未來(lái)將出現(xiàn)更多型號(hào)的自適應(yīng)機(jī)器人，滿(mǎn)足工業(yè)、服務(wù)業(yè)、家用全行業(yè)各種應(yīng)用場(chǎng)景需求;根據(jù)不同需求場(chǎng)景，自適應(yīng)機(jī)器人可搭配不同類(lèi)型的機(jī)器人周邊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)具備自適應(yīng)性的復(fù)合形態(tài)機(jī)器人;以智能產(chǎn)線(xiàn)、智能車(chē)間、智能工廠為形式和載體，出現(xiàn)以自適應(yīng)機(jī)器人為執(zhí)行終端的多機(jī)協(xié)作、群體智能新形態(tài);隨著人工智能技術(shù)與自適應(yīng)機(jī)器人的深度融合，未來(lái)還有實(shí)現(xiàn)通用智能本體的可能。
自適應(yīng)機(jī)器人帶來(lái)產(chǎn)業(yè)鏈變革
回到當(dāng)下的中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)環(huán)境，藍(lán)皮書(shū)調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈尚不健全完整。盡管中國(guó)擁有巨大的機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)和豐富的實(shí)踐場(chǎng)景，但從整體產(chǎn)業(yè)鏈來(lái)看，有兩個(gè)問(wèn)題相對(duì)突出。一方面，國(guó)內(nèi)機(jī)器人企業(yè)同質(zhì)化問(wèn)題突出，競(jìng)爭(zhēng)激烈。另一方面，我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化起步晚，精益制造能力不足，核心零部件技術(shù)和設(shè)備基礎(chǔ)薄弱。
再看全球的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，藍(lán)皮書(shū)認(rèn)為，目前全球機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈正在技術(shù)、市場(chǎng)、成本、競(jìng)爭(zhēng)和政策等多方因素的權(quán)衡下，尋找新的穩(wěn)態(tài)。在這種背景下，代表新一代機(jī)器人未來(lái)發(fā)展方向的自適應(yīng)機(jī)器人，高度契合制造業(yè)對(duì)于柔性制造的轉(zhuǎn)型需求，除了將成為機(jī)器人自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑，它的規(guī)?；瘧?yīng)用，也必將推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈和價(jià)值鏈的重構(gòu)，并成為助推我國(guó)智能制造水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力提升的重要?jiǎng)恿Α?/FONT>
舉例來(lái)說(shuō)，自適應(yīng)機(jī)器人的上游供應(yīng)鏈主要包括伺服電機(jī)、減速器、力傳感器、驅(qū)動(dòng)電路板和電子電器元器件等。由于自適應(yīng)機(jī)器人引入了高頻力控技術(shù)閉環(huán)，繞開(kāi)了固定軌跡控制的模式，不需要純粹靠高精度位置控制來(lái)穩(wěn)定完成任務(wù)，從而規(guī)避了傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人對(duì)于電機(jī)和減速機(jī)高傳動(dòng)精度的依賴(lài)。另一方面高響應(yīng)的底層力控使得機(jī)器人關(guān)節(jié)能快速順應(yīng)和吸收實(shí)際應(yīng)用中震動(dòng)和剛性接觸對(duì)傳動(dòng)部件所產(chǎn)生的沖擊，對(duì)于核心部件的選型和壽命保障也更加友好。
據(jù)悉，得益于自成立以來(lái)一直堅(jiān)持的軟硬件和核心零部件的自主研發(fā)、自主設(shè)計(jì)、自主生產(chǎn)，非夕的自適應(yīng)機(jī)器人核心零部件90%以上為自主研發(fā)，已經(jīng)申請(qǐng)國(guó)內(nèi)外發(fā)明專(zhuān)利280多項(xiàng)。同時(shí)，自適應(yīng)機(jī)器人獨(dú)特的技術(shù)能力帶來(lái)的改變還傳導(dǎo)到了整個(gè)機(jī)器人中游配套工具和下游集成商等環(huán)節(jié)，為中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)革新提供了機(jī)會(huì)。
藍(lán)皮書(shū)中稱(chēng)，當(dāng)前，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)于自適應(yīng)機(jī)器人的研制，與我國(guó)同處于起步階段，作為新產(chǎn)品賽道，這無(wú)疑給我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了千載難逢的機(jī)遇。在我國(guó)制造業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)以及中國(guó)繼續(xù)保持機(jī)器人最大需求國(guó)地位等多重因素作用下，國(guó)產(chǎn)原創(chuàng)自適應(yīng)機(jī)器人有望成為我國(guó)在技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化方面更快趕超發(fā)達(dá)國(guó)家的領(lǐng)域，幫助我國(guó)打破傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人外資品牌占據(jù)國(guó)內(nèi)約70%市場(chǎng)份額且基本壟斷中高端機(jī)器人市場(chǎng)的局面。
自適應(yīng)機(jī)器人發(fā)展會(huì)遇到的挑戰(zhàn)
在調(diào)研了國(guó)內(nèi)外自適應(yīng)機(jī)器人相關(guān)上下游發(fā)展后，藍(lán)皮書(shū)也點(diǎn)出了自適應(yīng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)產(chǎn)品會(huì)遇到的挑戰(zhàn)。
首先是位置控制機(jī)器人技術(shù)發(fā)展了幾十年，目前最先進(jìn)的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)組件、伺服硬件、運(yùn)動(dòng)規(guī)劃等技術(shù)均圍繞位置控制為首要目標(biāo)優(yōu)化和發(fā)展而來(lái)，并非是力控制機(jī)器人的最優(yōu)形式。自適應(yīng)機(jī)器人各項(xiàng)性能和應(yīng)用價(jià)值的潛在提升空間大，但可借鑒的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)非常有限。
其次，從生產(chǎn)工藝及質(zhì)量控制看，傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人以整機(jī)的軌跡精度為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，故生產(chǎn)過(guò)程中主要在組裝精度方面進(jìn)行管控，有成熟的觀測(cè)儀器和檢測(cè)方法支持。然而對(duì)于自適應(yīng)機(jī)器人，力控精度為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，生產(chǎn)過(guò)程中因?yàn)榘惭b工藝、組裝壓力、預(yù)緊力、溫度變化等因素造成的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和傳動(dòng)阻力方面的變化均會(huì)對(duì)產(chǎn)品性能和質(zhì)量產(chǎn)生影響，難以通過(guò)現(xiàn)成的設(shè)備工藝解決所有問(wèn)題。
第三，自適應(yīng)機(jī)器人在產(chǎn)品價(jià)值、使用方法、方案設(shè)計(jì)層面上與傳統(tǒng)協(xié)作機(jī)器人迥然不同。在工業(yè)自動(dòng)化場(chǎng)景下，傳統(tǒng)機(jī)器人已實(shí)現(xiàn)了大量工藝方案及周邊設(shè)備工裝的專(zhuān)業(yè)化積累，人才及培訓(xùn)資源成熟，市場(chǎng)接受度高。而對(duì)于自適應(yīng)機(jī)器人的推廣與使用，原有的體系難以適用，需要依托更多資源、驅(qū)動(dòng)力和時(shí)間來(lái)進(jìn)行工業(yè)落地進(jìn)程的推動(dòng)。
自適應(yīng)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展可謂是任重道遠(yuǎn)，針對(duì)這些挑戰(zhàn)，藍(lán)皮書(shū)也給出了一些建議。例如加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)、補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)發(fā)展短板、進(jìn)一步強(qiáng)化自適應(yīng)機(jī)器人的推廣應(yīng)用、培育壯大骨干企業(yè)、推進(jìn)人才隊(duì)伍建設(shè)和深化國(guó)際交流等。
“對(duì)于非夕科技來(lái)說(shuō)，這部藍(lán)皮書(shū)是一個(gè)開(kāi)始，未來(lái)希望能聯(lián)合多方力量，一起建立起自適應(yīng)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)自適應(yīng)機(jī)器人行業(yè)在世界范圍里的發(fā)展。希望能為中國(guó)智能制造及相關(guān)行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)際上的影響力與領(lǐng)先性，貢獻(xiàn)一份企業(yè)應(yīng)盡的力量?！狈窍萍糃EO王世全表示。
（非夕科技）
