工業(yè)4.0的主力：探索工業(yè)機(jī)器人的“一生”

　　現(xiàn)代機(jī)器人的起源可以追溯到二十世紀(jì)40-50年代，美國(guó)橡樹嶺等國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了機(jī)器人方面的初步探索，50-60年代，隨著機(jī)構(gòu)理論和伺服理論的發(fā)展，機(jī)器人進(jìn)入了使用化階段。1960年美國(guó)AMF公司生產(chǎn)了圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人Versatran，這是世界上第一種用于工業(yè)生產(chǎn)上的機(jī)器人。

　　60-70年代，日本、德國(guó)面臨勞動(dòng)力短缺的嚴(yán)重問(wèn)題，兩國(guó)投入巨資研發(fā)機(jī)器人來(lái)替代勞動(dòng)力，機(jī)器人技術(shù)迅速發(fā)展，日本一舉超越機(jī)器人起源國(guó)美國(guó)成為世界機(jī)器人第一強(qiáng)國(guó)，同時(shí)也為世界工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　進(jìn)入80年代后，隨著計(jì)算機(jī)、傳感器技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)具備了初步的感知、反饋能力，在工業(yè)生產(chǎn)中開始逐步應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人首先在汽車制造業(yè)的流水線生產(chǎn)中開始大規(guī)模應(yīng)用，隨后，諸如日本、德國(guó)、美國(guó)這樣的制造業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開始在其他工業(yè)生產(chǎn)中也大量采用機(jī)器人作業(yè)。

　　機(jī)器人歷史發(fā)展階段

　　隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人的功能也越來(lái)越強(qiáng)大，自由度、精度、作業(yè)范圍、承載能力等傳統(tǒng)的衡量工業(yè)機(jī)器人水平的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都有了顯著地提升。

　　2000年之前，6軸機(jī)器人還是高端工業(yè)機(jī)器人的代名詞，而目前6軸工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)漸漸普及，很多高端機(jī)器人的軸數(shù)都在 6軸以上，安川最新研發(fā)的莫托曼雙臂機(jī)器人最高軸數(shù)達(dá)到了15軸，更多的自由度讓機(jī)器人的靈活度得到了顯著提升，不再局限于之前的簡(jiǎn)單重復(fù)勞動(dòng)。精密減速器的發(fā)展使得機(jī)器人的精度和重復(fù)定位精度較10年前大大進(jìn)步，目前ABB的IRB-120機(jī)器人工作精度能達(dá)到0.01mm，在作業(yè)范圍、最大工作速度和承載能力方面也有了顯著的提高，發(fā)那科最新的大型機(jī)器人承載能力最高可達(dá)1.5噸。

　　技術(shù)指標(biāo)提升

　　全球機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的五大推動(dòng)因素分析

　　中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2014-2019年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)專項(xiàng)研究及投資策略咨詢報(bào)告》指出：影響機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的積極因素有全球化、人口老化、生產(chǎn)周期減少、健康和安全條例以及薪資水平這五大因素。

　　1、全球化

　　在全球化經(jīng)濟(jì)中，發(fā)達(dá)國(guó)家維持制造業(yè)優(yōu)勢(shì)的最重要因素，就是在技術(shù)研發(fā)方面的持續(xù)投入。技術(shù)研發(fā)經(jīng)費(fèi)的持續(xù)投入也大大加快了機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步，直接推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的普及。

　　2、人口老化和高技能人才短缺

　　由于人口老化帶來(lái)的勞動(dòng)力老化以及科學(xué)，技術(shù)，工程，數(shù)學(xué)方面的人才短缺將對(duì)經(jīng)濟(jì)造成沖擊。根據(jù)Man power集團(tuán)在2013年對(duì)42個(gè)國(guó)家進(jìn)行的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，34%的公司熟練工種的招聘存在困難。日本高達(dá)85%的公司招聘存在困難，巴西是68%，美國(guó)和加拿大分別為39%和34%。在精度、一致性上都具有明顯優(yōu)勢(shì)的機(jī)器人將輕松解決高技能人才短缺的問(wèn)題。此外，隨著人口不斷老化，機(jī)器人替代人工作的需求也越來(lái)越大。

　　3、生產(chǎn)周期縮短

　　在一些產(chǎn)業(yè)中，更高的營(yíng)業(yè)額和更多的客制化要求縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。這在未來(lái)的制造業(yè)中將會(huì)越來(lái)越常見，并扮演越來(lái)越重要的角色。使用柔性的機(jī)器人而不是定制的模型將是適應(yīng)這一新趨勢(shì)的關(guān)鍵。

　　4、健康和安全條例

　　實(shí)踐證明，機(jī)器人可以在那些危險(xiǎn)的環(huán)境或者在那些大量重復(fù)單調(diào)及由此對(duì)身體產(chǎn)生傷害的崗位中代替人力。不斷提高的工人健康和安全水平要求，將會(huì)推動(dòng)機(jī)器人的應(yīng)用。人類社會(huì)的發(fā)展，一直在朝著創(chuàng)造更好的工作環(huán)境和通過(guò)自動(dòng)化來(lái)提高產(chǎn)量的方向前進(jìn)，即使是在中國(guó)和印度這樣的相對(duì)低勞動(dòng)力成本的國(guó)家也是如此。

　　5、薪資水平

　　在過(guò)去，在高勞動(dòng)力成本的領(lǐng)域使用機(jī)器人可以節(jié)省不少的費(fèi)用。但是最近很多機(jī)器人開始流向低成本勞力的崗位。隨著人口老齡化繼續(xù)以及勞動(dòng)力技能的錯(cuò)配，以及機(jī)器人成本的降低，機(jī)器人將在那些薪資水平不太高的領(lǐng)域普及。

　　機(jī)器人相對(duì)于人來(lái)說(shuō)，最大的優(yōu)勢(shì)在于機(jī)器人的精確性、一致性和抵抗惡劣環(huán)境。除此之外，隨著人力成本的逐步上升和工業(yè)機(jī)器人制造成本的下降，平衡勞動(dòng)力成本也成了一大需求。

　　工業(yè)機(jī)器人前景廣闊