工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
中國(guó)機(jī)器人工業(yè)得到了爆發(fā)式的增長(zhǎng),在主要應(yīng)用領(lǐng)域,目前還是以以日本、南韓和德國(guó)為主,也是機(jī)器人市場(chǎng)的主要主導(dǎo)者。機(jī)器手臂的應(yīng)用更是在其中扮演者重要的角色。調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)估到2021年,全球工業(yè)機(jī)器人的需求將增長(zhǎng)82%。
智能制造的發(fā)展既然已是大勢(shì)所趨,工業(yè)機(jī)器人的重要性也將與日俱增。 尤其在許多制造大國(guó)的人口紅利漸漸消失,人力成本不斷上升之際,工業(yè)機(jī)器人更已成為這些制造大國(guó)維持制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的主要關(guān)鍵。
自德國(guó)提出工業(yè)4.0后,包括機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)等也都跟著蓬勃發(fā)展,而原本在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)就已扮演要角的日、德等工業(yè)大國(guó),更是趁此趨勢(shì)大力發(fā)展機(jī)器人及機(jī)器手臂。
工業(yè)機(jī)器人全球成長(zhǎng)快速
根據(jù)國(guó)際機(jī)器人協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì),全球工業(yè)機(jī)器人銷量處于穩(wěn)步成長(zhǎng)態(tài)勢(shì),特別是2005~2014年間,新裝工業(yè)機(jī)器人年均成長(zhǎng)速度達(dá)14%, 也讓全球工業(yè)機(jī)器人銷量在2015年首次突破24萬(wàn)臺(tái),前五大機(jī)器人市場(chǎng)排名分別為大陸、南韓、日本、美國(guó)、德國(guó),這5個(gè)國(guó)家工業(yè)機(jī)器人總銷量占全世界的69.92%。
至于地區(qū)市場(chǎng)占比方面,亞洲為工業(yè)機(jī)器人使用量最大的地區(qū),占比達(dá)50%,其次是美洲(包括北美、南美)和歐洲。 值得注意的是,機(jī)器人在亞洲的銷量從2012~2015年的年均成長(zhǎng)成長(zhǎng)15%,遠(yuǎn)高于美洲和非洲的6%,其中又以大陸、日本、南韓和泰國(guó)最多,占亞洲地區(qū)總量的75%,占全球銷量的52.5%。
目前工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用國(guó),則是以日本、南韓和德國(guó)為主,2014年日本每萬(wàn)名工人擁有323臺(tái)工業(yè)機(jī)器人,南韓為437臺(tái),德國(guó)為282臺(tái),同時(shí)新增量更占全球的30.9%,市場(chǎng)規(guī)模分別為2.9萬(wàn)臺(tái)、2.1萬(wàn)臺(tái)、2萬(wàn)臺(tái), 也讓這些國(guó)家成為近年工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)及市場(chǎng)發(fā)展的主導(dǎo)者。
根據(jù)工研院IEK針對(duì)全球智能機(jī)器人產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)及預(yù)測(cè),2016年整體市場(chǎng)的規(guī)模為540億美元,未來(lái)可望逐年成長(zhǎng),到2020年時(shí)可達(dá)700億美元(機(jī)器人產(chǎn)品本體,未含機(jī)器人系統(tǒng))。 調(diào)研機(jī)構(gòu)Freedonia更進(jìn)一步預(yù)估,全球工業(yè)機(jī)器人的需求到了2021年,將會(huì)比2011年有82%的成長(zhǎng)。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)需靠政府政策協(xié)助
綜觀工業(yè)機(jī)器人主要產(chǎn)銷國(guó)的發(fā)展,其實(shí)都離不開(kāi)政府的幫助和政策引導(dǎo)。 如德國(guó)在20世紀(jì)70年代推出的「改善勞動(dòng)條件計(jì)劃」中,就已強(qiáng)制要求部分有毒、有害的危險(xiǎn)工作崗位必須使用機(jī)器人,而且工業(yè)機(jī)器人除應(yīng)用于汽車、電子等技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)之外,德國(guó)在1985年提出的「 向智能機(jī)器人領(lǐng)域進(jìn)軍」的計(jì)劃,更開(kāi)始致力于藉由機(jī)器人幫助傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí),使機(jī)器人開(kāi)始應(yīng)用于德國(guó)的各個(gè)產(chǎn)業(yè),不但讓德國(guó)工業(yè)機(jī)器人的銷量得以高于其他國(guó)家,并成為歐洲最大的多用途工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。
德國(guó)于2012年推出的「工業(yè)4.0」計(jì)劃,針對(duì)工業(yè)機(jī)器人的感知能力、學(xué)習(xí)能力、人機(jī)互動(dòng)能力也提出更高的要求,德國(guó)聯(lián)邦教育及研究部同時(shí)也已開(kāi)始對(duì)人機(jī)互動(dòng)技術(shù)和軟件研發(fā)進(jìn)行資助,希望新一代的機(jī)器人不僅能夠接受人類的遠(yuǎn)程管理, 還能夠解決工業(yè)發(fā)展中的高能耗問(wèn)題,進(jìn)一步幫助制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。
南韓的起步速度相較于德、日較晚,主要是因應(yīng)南韓在汽車、電子產(chǎn)業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求,在90年代引進(jìn)日本發(fā)那科(FANUC)相關(guān)設(shè)備,逐步形成南韓的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系,在2001~2011年間, 南韓機(jī)器人裝機(jī)總量年均增速高達(dá)11.7%,主要是以供焊接、密封、搬運(yùn)、打磨等各項(xiàng)與汽車及電子產(chǎn)業(yè)制程有關(guān)的機(jī)器人為主。
雖然南韓的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)銷成長(zhǎng)相當(dāng)快,但技術(shù)上與德、日仍有一段差距。 南韓產(chǎn)業(yè)資源部于是在2003年發(fā)布了包括智能工業(yè)機(jī)器人在內(nèi)的「十大未來(lái)成長(zhǎng)動(dòng)力產(chǎn)業(yè)」;更在2008年9月正式實(shí)施「智能機(jī)器人開(kāi)發(fā)與普及促進(jìn)法,將機(jī)器人產(chǎn)業(yè)提升到國(guó)家戰(zhàn)略層面;2009年4月發(fā)布的「 第一次智能機(jī)器人基本計(jì)劃」,更進(jìn)一步設(shè)定南韓要在2018年成為全球機(jī)器人主導(dǎo)國(guó)家。
日本則是透過(guò)產(chǎn)業(yè)重振計(jì)劃,促進(jìn)設(shè)備和研發(fā)投資,發(fā)展「機(jī)器人新戰(zhàn)略」,主要是發(fā)展人機(jī)共存、人機(jī)協(xié)作,發(fā)展感測(cè)、控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、云端運(yùn)算、人工智能等機(jī)器人技術(shù)。
大陸則因擁有世界工廠的優(yōu)勢(shì),已成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),包括汽車產(chǎn)業(yè),電子、食品加工、非金屬加工和日用消費(fèi)品等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,都已開(kāi)始大量應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。
而在研發(fā)生產(chǎn)方面,包括臥龍電氣、中興通訊、中國(guó)南車、京東方及科大智能等業(yè)者,都已涉足機(jī)器人產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)群聚主要是在東北、京津冀、長(zhǎng)三角和珠三角,其中長(zhǎng)三角已是大陸最大的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)群聚。
而在政府政策方面,依照大陸有關(guān)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的「十三五」發(fā)展規(guī)劃,自主品牌機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化率不但要達(dá)50%以上,更希望到2020年,大陸工業(yè)機(jī)器人年銷量可達(dá)到15萬(wàn)臺(tái),保有量達(dá)到80萬(wàn)臺(tái);到2025年, 對(duì)應(yīng)的數(shù)字要求提升至26萬(wàn)臺(tái)和180萬(wàn)臺(tái)。
但大陸雖然身為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng),機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的核心零組件和關(guān)鍵技術(shù)仍受制于新進(jìn)國(guó)家,不但大部分需仰賴進(jìn)口,成本更高出許多。 以精密減速器為例,在大陸就已占到生產(chǎn)成本的45%,但在日本卻僅為25%,導(dǎo)致大陸國(guó)產(chǎn)機(jī)器人目前仍缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。
工業(yè)機(jī)器人未來(lái)將更加智能化
IEK指出,受惠于控制技術(shù)和防止機(jī)器人間互相干擾的電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)步,生產(chǎn)在線的機(jī)器人配置密度將會(huì)愈來(lái)愈高。 未來(lái)的機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì),主要是透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),讓生產(chǎn)信息數(shù)字化,同時(shí)整理成大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳達(dá)給機(jī)器人,讓機(jī)器人可以扮演更加靈活的生產(chǎn)工具,而且包括機(jī)器學(xué)習(xí)、機(jī)器視覺(jué)等技術(shù),從2D檢測(cè)、定位到3D取放、量測(cè)、人機(jī)協(xié)作的相關(guān)應(yīng)用, 都將會(huì)成為機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵。
隨著機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)、整合一體化關(guān)節(jié)、自組裝與自修復(fù)等技術(shù)的改善,機(jī)器人的易用性與穩(wěn)定性不斷被提高,應(yīng)用產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域也從汽車、電子產(chǎn)業(yè),迅速延展至食品、醫(yī)療、化工等更廣泛的制造領(lǐng)域。
機(jī)器人本體也將會(huì)朝體積小及模塊化的方向發(fā)展,如機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)和檢測(cè)系統(tǒng),能做到三位一體化,希望能解決產(chǎn)品品項(xiàng)、規(guī)格過(guò)于復(fù)雜的問(wèn)題,進(jìn)一步縮短設(shè)計(jì)制造周期并降低生產(chǎn)成本。
工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)能力要求,將會(huì)愈來(lái)愈精細(xì),如位于宜蘭的超品面包店,就利用機(jī)器手臂夾取移動(dòng)冰糕,不但更快速,還能減少人手交叉污染,有效提高食品衛(wèi)生安全,增加產(chǎn)品的穩(wěn)定性。
未來(lái)的工業(yè)機(jī)器人需對(duì)人類行為進(jìn)行學(xué)習(xí),解決大量手工生產(chǎn)制程的自動(dòng)化問(wèn)題,同時(shí)不斷拓展工業(yè)機(jī)器人的新功能突破復(fù)雜工作的技術(shù)瓶頸。
工業(yè)機(jī)器人與人協(xié)作的能力也將會(huì)不斷提高,如采用聲納、攝影機(jī)或者其他技術(shù),感知工作環(huán)境是否有人,如有碰撞可能,機(jī)器人就會(huì)減慢速度或者停止運(yùn)作。
為了迎合制造制造趨勢(shì),工業(yè)機(jī)器人顯然必須也要朝智能化發(fā)展,如何與其他智能設(shè)備連接共享訊息,而不只是強(qiáng)調(diào)高效、精確、可靠等傳統(tǒng)價(jià)值,如何讓工業(yè)機(jī)器人具有靈活性和敏捷性,并能在少量多樣的生產(chǎn)趨勢(shì)中,保持高產(chǎn)能和高質(zhì)量, 勢(shì)必將會(huì)是工業(yè)機(jī)器人未來(lái)的主要挑戰(zhàn)。
來(lái)源:電子發(fā)燒友 轉(zhuǎn)載注明出處!