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人机融合时代即将来临 机器视觉大有可为

[日期:2016-11-28] 来源:OFweek工控网  作者: [字体: ]

OFweek工控网讯:随着工业机器人应用领域的切换,未来需求将会在一些新的场景下得到大规模应用,汽车、3C或者家电时代的大规模需求都集中于生产环节切割、焊接、上下料等,在后端应用环节,例如物流、包装等环节的应用刚刚起步,市场投资环境大好。

据统计,2010-2015年,我国工业机器人市场销量以年均35.5%的速度增长,2015年工业机器人市场销量达到6.8万台,占全球销量比重超过1/4,实际销量比上年增长31.3%,连续三年成为全球第一大工业机器人市场。

从工业机器人投资机会看,一是运动控制器市场,中国中大型企业及跨国公司的市场较成熟,中国这个市场整体规模约70亿元,未来几年每年会有11%的增速。

去年以来,中国先后出台《中国制造2025》、《机器人产业发展规划(2016-2020年)》等等文件,力争到2020年,工业机器人销量达15万台,持有量80万台,国产工业机器人年产量达10万台,市场占有率达67%,关键零部件自给率达50%以上,形成比较完整的产业体系。

日前,工信部装备工业司副司长杨拴昌向媒体表示,中国将加快组建国家机器人创新中心,并鼓励有条件的地区建立区域性的机器人创新中心,以突破关键技术。

人机融合是机器人发展必由之路

ABB中国有限公司董事长兼总裁顾纯元表示,在当今世界最先进的柔性自动化生产线上,不到一分钟就可以有一辆车下线;在长安福特工厂里,同一生产线上可以生产6种不同车型,每一车型的切换仅需18秒。核心技术在于把机械臂跟周围的工装夹具等相关设备通过三维系统有机集成,“已经是很成熟的技术,”他话锋一转,“但这还不是人机融合,因为机器跟人还是完全分开的。”未来人机交互、融合,才能实现物与人通过技术服务有机连接,从中国制造跨上中国智造。

当前,想让机器人完全取代人类是做不到的,但是通过人机共融,可使机器人的简便性大大提高,对机器人的整个应用产生质的变化。而关于人机共融安全性的问题,按照国际安全标准对安全性已经提出相应的要求,但是如何实现方法很多,各种各样的做法。只有真正做到无围栏,多种技术结合起来,才能达到最终的安全。

如何把人和机器结合起来,是机器人产业发展的必由之路,目前来说人机融合是工业机器人智能化的主要趋势。为了使机器人更好的与人匹配,我们需要研究人具备什么能力?人首先有绝对的柔性,其次便是视觉与触觉。而目前传统的机器人在速度、精度,简单重复作业的可靠性上是远超人类的,但是柔性、触觉与视觉部分与人的差距还是很大的。

香港中文大学电子工程学系教授孟庆虎提出疑问,机器人能够替代人吗?这问题源于以下令人百思不解的经典现象——在工业流水线上精确、高效、灵巧无比的机器人,何以在处理大多数生活事务(如简单的叠衣服、上下楼梯等)时表现异常笨拙。孟庆虎从移动性能、灵活性、操作性、传感能力和智能方面进行人机对比后发现,当前机器人的主要差距在于灵活性和智能,尤其是智能方面,“说实话还有很长的路要走”。人的认知方式和过程机器尚难以模仿,人脑与肌体的连动反应机制机器更不能完美再现,其中蕴含了软件、硬件领域的巨大技术挑战。所以,真的想要机器人融入我们的生活,“一个先决条件就是机器人必须知道人的存在,能够跟人共同生存”。这要求机器人的辨识、认知能力大幅度提高,机器人变成了社会的一部分,人机融合时代就真正到来了。

外资企业疯狂抢食中国市场

在《中国制造2025》政策催化下,中国本土品牌工业机器人销售量从2015年2.23万台将增长至2016年约3.1万台,相对地也分食部分日、欧系品牌工业机器人在中国的市场大饼。

除了日厂Epson、安川电机(YaskawaElectric)与发那科(Fanuc)均已在中国设厂生产及销售工业机器人产品外,还有瑞士ABB与德国Kuka也在中国设厂卡位。

其中,这些机器人大厂在中国市场生产、销售的工业机器人产品,主要是以汽车工业应用为主,其他应用则为金属加工、电子产品组装与食品、药妆品等分类包装等用途。

在这10年来,中国已成为3C电子产品的世界工厂,加上近年来中国积极调高劳工的薪资水准,使得这些代工厂面临人事成本高涨、挤压其获利空间。

于是促使这些制造业资方开始进行以机器换人的动作,以期降低日益增高的人事成本。

为此,全球机器人大厂除了推广小型工业机器人产品之外,也积极推广内建感测器的协作型机器人产品。

除了全球各家机器人厂商纷纷地在中国市场上插旗及推销协作型机器人之外,曾于2015年发表协作型机器人产品duAro的日本Kawasaki也抓紧机会在中国设厂生产及销售其协作型机器人产品。

Kawasaki指出在一条需要10个人的生产线上,可以用5台协作型机器人取代5个人力,便能完成电子产品的组装和化妆品装箱等工作。

Kawasaki出资51%的中国合资公司将负责在重庆建设新工厂,将全数供应中国市场需求,不再从日本进口。

而新工厂计划2016年底前投产,首年度的产能为1,000台,未来将提高年产量为5,000台,其中轴承、减速器和马达等主要零组件将从日本进口,还有一部分则在中国向当地厂商采购。

机器人产业化得抓核心零部件

随着智能制造助推机器人成重要角色之后,核心技术成了各大机器人行业其巩固市场地位的首要因素。除此之外,工业机器人的三大核心零配件占据了其成本的半壁江山,不得不说,谁拥有这三大核心零部件的市场,谁就在起跑线上赢得一步。

驱动中国 2016年11 月22 日消息 随着智能制造助推机器人成重要角色之后,核心技术成了各大机器人行业其巩固市场地位的首要因素。除此之外,工业机器人的三大核心零配件占据了其成本的半壁江山,不得不说,谁拥有这三大核心零部件的市场,谁就在起跑线上赢得一步。

工业机器人的三大核心零配件是控制器、伺服系统、减速器。控制器有望在2020年市场规模达12亿元,妥妥的一块肥肉。作为机器人的大脑,发布和传递动作指令。在我国硬件部分已经基本掌握,不过软件方面还是与国外品牌有一定差距。

2015年中国控制器市场规模达23.1亿元,同比增长18%,其中工业机器人控制器占比15%,约3.5亿元。而我国现有的工业机器人在智能化及柔性方面都有待提升。开发标准化、开放化控制器存在巨大发展空间。到2020年我国工业机器人控制器市场规模有望达到12亿元左右,未来五年复合增速约为27%。

伺服系统是工业自动化的重要组成部分,是自动化行业中实现精确定位、精准运动的必要途径,且机器人的关节驱动离不开伺服系统。近几年工业机器人、电子制造设备等产业的迅速扩张,其在新兴产业的应用规模出现增长迅速。

目前,日系品牌占据了我国伺服系统市场一半的份额。国外伺服企业在中国的市场占有率达75%,其中日本品牌占比为50%,不过随着国产伺服系统性能的提升,国产伺服产品份额有望扩大。

最后的一大支柱就是减速器,它是连接动力源和执行机构之间的中间装置,大量应用在工业机器人上的减速器主要有两类:RV减速器和谐波减速器。

随着未来工业机器人的发展,中投顾问产业研究中心预测到2020年我国工业机器人减速器市场规模将超过40亿元,未来五年复合增长率约为30%。尽管中国工业机器人减速器需求强劲,但是国内减速器的生产能力却远远落后于日本、美国和欧洲。

综合来看,我国工业机器人产业化发展还有待加强完善,最重要的是核心零部件市场还有待突破,因为这些基础资源将直接影响我国机器人产业升级之路。

机器视觉大有可为

作为一种给机器人带来视觉功能的关键技术,机器视觉应用广泛。从工业视觉到计算机视觉,从人机交互到自动驾驶,从虚拟现实到物体自动识别,机器视觉都能担当着重要角色。

工业4.0离不开智能制造,智能制造离不开机器视觉。如果说工业机器人是人类手的延伸、交通工具是人类腿的延伸,那么机器视觉就相当于人类视觉在机器上的延伸,是实现工业自动化和智能化的必要手段。机器视觉具有高度自动化、高效率、高精度和适应较差环境等优点,为我国工业自动化打开“新视界”。

机器视觉在机器人上的应用是十分必要的,工业机器人和服务机器人都需要机器人视觉当做自己的“眼睛”,但工业机器人和服务机器人对机器人视觉的需求却是不同的。

利用机器视觉的方法,可以快速、准确地检测到制药包装是否完好无缺,通过设定图像传感器,获取包装后的对象图片信息,通过预先设定的面积参数对每个药粒或者药瓶进行检测对比,这样,破损的药粒或者缺瓶的包装都将被检测出来,正确的正常通过。

机器视觉在工业机器人和服务机器人上的区别,首先就是应用场景。在工业机器人的环境里,计算机视觉看到的场景是相对单一,但服务机器人的应用场景就要复杂很多。场景之外,便是精度方面。在工业机器人里面,计算机视觉的辨识精度一定是在毫米级以下的,包括静态的辨识精度和动态的辨识精度,静态指的是相机或者观测物品相对处在一个静止的状态,它这个时候的辨识精度取决于相机的分辨率,包括物品的边缘是否清晰,差异化是否很明确,这个时候精度甚至可以达到微米级以下,服务机器人大部分的精度并不会很高,可能会在厘米级以上。

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