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PCB資訊

PCB資訊 - 工業機器人的優勢與發展

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PCB資訊 - 工業機器人的優勢與發展

工業機器人的優勢與發展
2019-09-17
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Author:ipcb      分享文章

工業機器人的廣泛應用有助於產生新的工業需求。

從工業機器人的應用領域分佈來看,汽車和電機製造是目前兩大主要應用領域,分別佔市場的30%左右,主要使用場景主要是搬運、焊接和上下料。 ,除了因工缺效應而增加的自動化要求外,工業機器人通過加入人工智能和傳感器技術來擴展其功能,從而帶來新的能力,這與以往的操作規則不同。

工業機器人

工業機器人

目前,具有認知學習能力和自主調整能力的智能機器人可以根據行業需求設計特殊功能以適應複雜的工作場景,使其應用觸角延伸到更多新興行業。

在大批量生產模式的時代,要發揮最高的生產效率和節省人工成本,比如裝載這種高度重複,或機器上下艱苦而危險的工作,一般由工業機器人操作,主要用於散裝,在使用條件下重複或工件重量較重,這是目前常見的裝載機器人應用。

然而,由於這類機器人大多執行重複性工作,任務集簡單,其相對運動路徑和採取的動作必須以固定模式設計,因此工作往往還需要額外的人工到傳入命令等待再次對於夾子上的素材,這是目前上下素材應用的靈活性不足,期待改進。


總之,自動化上下料只能解決一半問題。與人類相比,機器人很難從容器中隨機取出零件並精確放入機器。缺陷改善應用和市場隨機開發機器人隨機取放(Random Bin Picking)技術,並結合AI、3D視覺,可以識別物體的位置、姿態和放置順序等信息,通過AI自適應裁剪路徑並採取動作,因為工件沒有並且可以提前確定安排,從而有效提高許多工廠的生產效率。

在金屬加工行業,不如焊接機器人普及。研磨和拋光過程仍然嚴重依賴手工作業。由於水金屬製品的孔、多曲面等形狀複雜,難以引入自動化。但五金行業,目前國內磨拋工藝缺水現象越來越嚴重,促使市場打磨拋光機器人需求增強,在3D視覺與實際集成系統中,對於需要打磨路徑複雜的機器人,可以降低其路徑生成難度,實現穩定加工。


值得注意的是,除了汽車、電子電機和機械金屬加工等行業作為主要應用領域外,婦產科國際研究所分析師黃忠觀察到,目前包括紡織、鞋類在內的輕工業機器人安裝食品加工也在不斷發展,正在逐步走向自動化和智能化發展。 比如鞋業,在塗膠和拋光方面同樣有著複雜的加工路徑,現在正在使用3D視覺來指導改進,或者製造商正在開發機械臂幫助服裝製造商改進打樣過程。


工業機器

工業機器

工業機器人科技的發展經歷了三個階段

產生和初步發展階段:1958年-1970年。 工業機器人領域的第一件專利由喬治·德沃爾在1958年申請,名為可程式設計的操作裝置。 約瑟夫·恩格爾伯格對此專利很感興趣,聯合德沃爾在1959年共同製造了世界上第一臺工業機器人,稱之為Robot,其含義是“人手把著機械手,把應當完成的任務做一遍,機器人再按照事先教給它們的程式進行重複工作”,並主要用於工業生產的鑄造、鍛造、衝壓、焊接等生產領域,特稱為工業機器人。


科技快速進步與商業化規模運用階段:1970年—1984年。 這一時期的科技相較於此前有很大進步,工業機器人開始具有一定的感知功能和自我調整能力的離線程式設計,可以根據工作對象的狀況改變工作內容。 伴隨著科技的快速進步發展,這一時期的工業機器人還突出表現為商業化運用迅猛發展的特點,工業機器人的“四大家族”——庫卡、ABB、安川、FANUC公司分別在1974年、1976年、1978年和1979年開始了全球專利的佈局。


智慧型機器人階段:1985年至今。 智慧型機器人帶有多種感測器,可以將感測器得到的資訊進行融合,有效地適應變化的環境,因而具有很强的自我調整能力、學習能力和自治功能。 在2000年以後,美國、日本等國都開始了智慧軍用機器人研究,並在2002年由美國波士頓公司和日本公司共同申請了第一件“機械狗”(Boston Dynamics Big Dog)智慧軍用機器人專利,2004年在美國政府DARPA/SPAWAR計畫支持下申請了智慧軍用機器人專利。


中國的工業機器人發展歷程具有不同於國外的特點,起步相對較晚,大致可分為4個階段。

理論研究階段:20世紀70年代到80年代初。 由於當時國家經濟條件等因素的制約,中國主要從事工業機器人基礎理論的研究,在機器人造助學、機構學等方面取得了一定的進展,為後續工業機器人的研究奠定了基礎。


樣機研發階段:20世紀80年代中後期。 隨著工業已開發國家開始大量應用和普及工業機器人,中國的工業機器人研究得到政府的重視和支持,國家組織了對工業機器人需求行業的調研,投入大量的資金開展工業機器人的研究,進入了樣機開發階段。


示範應用階段:20世紀90年代。 中國在這一階段研製出平面關節型統配機器人、直角座標機器人、弧焊機器人、點焊機器人等7種工業機器人系列產品,102種特種機器人,實施了100餘項機器人應用工程。 為了促進國產機器人的產業化,在90年代末建立了9個機器人產業化基地和7個科研基地。


初步產業化階段:21世紀以來。 《國家中長期科學和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》突出增强自主創新能力這一條主線,著力營造有利於自主創新的政策環境,加快促進企業成為創新主體,大力宣導企業為主體,產學研緊密結合,國內一大批企業或自主研製或與科研院所合作,加入工業機器人研製和生產行列, 中國工業機器人進入初步產業化階段。


經過上述四個階段的發展,中國的工業機器人得到一定程度的普及。 資料顯示,到2016年,中國工業機器人的保有量達到30萬臺。 但是,與先進的製造業國家相比,中國工業機器人使用密度仍有不少差距,工業機器人的保有量仍有巨大上升空間。