全球最大工業(yè)機器人市場 制造工廠仍處在工業(yè)2.0-3.0階段 電子設(shè)計模塊
早在2013年，中國已超越日本成為全球最大的工業(yè)機器人市場，當年中國共銷售3.7萬臺工業(yè)機器人，占全球銷量的20.67%。2014年，工業(yè)機器人行業(yè)銷售收入占GDP的比重由上午的0.01%上升至0.02%，行業(yè)在國民經(jīng)濟中的地位愈發(fā)重要。然而，深圳市機器人青年專家委員會秘書長杜政志表示，經(jīng)過行業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中國的制造工廠整體處于工業(yè)2.0-3.0之間，離工業(yè)4.0仍有很長的路。
深圳市佳士科技股份有限公司機器人總經(jīng)理關(guān)政強談到，從珠三角機器人應(yīng)用市場采樣分析，目前占比較大的機器人應(yīng)用為搬運，弧焊，組裝及打磨。他同時表示，國產(chǎn)機器人的應(yīng)用占比仍然較低，只有在核心零組件如控制、馬達、減速器等核心技術(shù)突破之后，才能真正推動國內(nèi)工業(yè)機器人行業(yè)的大發(fā)展。
工業(yè)4.0核心即數(shù)字化技術(shù)
德國最先提出工業(yè)4.0的口號，德國公司西門子打造的工業(yè)4.0核心即是數(shù)字化工廠核心技術(shù)，也稱為Digital Twin數(shù)字化雙胞胎。
西門子（中國）先進制造中心主任汪銳表示，工業(yè)機器人將從單臺設(shè)備的需求變成一條生產(chǎn)線，“以前可能是一個單臺機器人替代一些工種，將來集成度會非常高，機器人與其他設(shè)備配合，例如與自動化的封裝進行配合。設(shè)備的性能要提升，并與機器人的通訊接口連接，更加復(fù)雜的工序需求集成度高的機器人。”
這就對機器人的本體和設(shè)備的結(jié)構(gòu)提出要求，機器人技術(shù)還有生產(chǎn)線軟件調(diào)試及控制，提出更高要求。如何將結(jié)構(gòu)、控制、電機以及現(xiàn)場調(diào)試等問題解決，這也是智能裝備面臨的問題。
“西門子希望能夠以數(shù)字的方式，從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、設(shè)備搭建到最后投產(chǎn)，都用數(shù)字化手段將生產(chǎn)線和產(chǎn)品融合在一起。在工業(yè)4.0里面有一個非常核心的概念，叫做數(shù)字化雙胞胎，或者叫數(shù)字化雙生，意思是在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個階段都需要有一個數(shù)字化的產(chǎn)品，工藝和制造技術(shù)。數(shù)字化對我們未來制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。” 汪銳說道。
以后你只需坐在辦公室里，通過電腦里各式各樣的數(shù)據(jù)就能夠知道你的產(chǎn)品和生產(chǎn)線的情況。這個愿景將通過數(shù)字化制造實現(xiàn)。
西門子工業(yè)軟件，從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)自動化等都能提供相應(yīng)方案。從概念工廠開始，用數(shù)字化手段進行規(guī)劃。對工廠的條件進行模擬，包括產(chǎn)能要求，設(shè)備利用率等。搭建的虛擬工廠，虛擬裝備，呈現(xiàn)未來工廠需要的各種組件。
同樣的，機器人也用數(shù)字化手段進行規(guī)劃，各種機器人以一個模型的方式放在系統(tǒng)當中，各種應(yīng)用可以在仿真系統(tǒng)中完成。通過仿真的結(jié)果，切換到實物操作中，驅(qū)動未來的生產(chǎn)制造。
機器視覺助力工業(yè)機器人的智能化
中國制造2025的目標中提出，到2020年，制造業(yè)重點領(lǐng)域智能化水平顯著提升，試點示范項目運營成本降低30%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短30%，不良品率降低30%。到2025年，制造業(yè)重點領(lǐng)域全面實現(xiàn)智能化，試點示范項目運營成本降低50%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短50%，不良品率降低50%。
這其中涉及到四大關(guān)鍵技術(shù)，包括制造信息互聯(lián)互通標準與接口技術(shù)，工業(yè)傳感器核心技術(shù)，人工智能技術(shù)，增強現(xiàn)實技術(shù)。
北京凌云光技術(shù)有限公司總經(jīng)理楊藝表示，后三項與機器視覺技術(shù)緊密相關(guān)。預(yù)計未來五年機器視覺行業(yè)的復(fù)合增長率將達到19%。2016年亞洲（除日本外）將會成為機器視覺收入最大的地區(qū)，而中國市場將成為其中增長最快的區(qū)域之一。
現(xiàn)場演試：利用視覺技術(shù)實現(xiàn)無人機彈鋼琴1
工業(yè)機器人成為中國工業(yè)視覺發(fā)展的重要驅(qū)動因素。自動化裝配中機器人工程將徹底推動視覺圖像技術(shù)在工業(yè)機器人上的應(yīng)用，機器視覺對自動化機器人的影響將體現(xiàn)在多維空間控制及3D信息技術(shù)方面，預(yù)計增長率將達到15%-20%。
2004年國內(nèi)企業(yè)開始控索機器視覺器件的研發(fā)。10余年的發(fā)展，從相機、采集卡、光源、鏡頭到圖像處理軟件，涌現(xiàn)了眾多技術(shù)實力雄厚的機器視覺器件研發(fā)廠商。相機作為核心成像器件，長期依賴進口，但近幾年隨著國內(nèi)視覺企業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國產(chǎn)化比例逐年提高。2015年相機市場總體市場規(guī)模9億元，銷量達18.5億臺。而國產(chǎn)品牌市場占有率達26%。核心器件國產(chǎn)化仍是機器視覺行業(yè)的重要發(fā)展方向。
現(xiàn)場演試：利用視覺技術(shù)實現(xiàn)無人機彈鋼琴2
從技術(shù)來看，視覺與信息的交互是促成工業(yè)機器人智能化的關(guān)鍵。楊藝表示，視覺的前五個等級均已實現(xiàn)，包括初級視覺，即二維，檢測，引導(dǎo)，測量；通過視覺進行遠程跟蹤；雙目視覺，形成對表面，立體，深度的認識；高精度的三維重建，在2.5D，3D達到微米精度；
對機器人的運動軌跡，包括手臂的微小動作進行捕捉。然而如何將視覺與信息形成真正的交互，做到智能化的機器人，是機器視覺行業(yè)與機器人行業(yè)共同面臨的挑戰(zhàn)，尚待完全突破。
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