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深度解剖工业机器人应用领域及未来发展趋势

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浏览:- 发布日期:2016-07-01 10:05:30【
似乎随着2016年初李世石大战阿尔法狗的人机大战,瞬间让更多的人也开始关注机器人这一领域。目前机器人领域中最火的莫过于工业机器人。
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
工业机器人如此火热的同时,对于它的应用领域及未来发展趋势又是怎样呢?下面小编为大家做一番简单的剖析!
工业机器人常见的六大种类
§ 移动机器人(AGV)
工业机器人的一种类型,它由计算机控制,具有移动、自动导航、多传感器控制、网络交互等功能。
广泛应用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,也用于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配系统(以AGV作为活动装配平台);同时可在车站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。
点焊机器人
具有性能稳定、工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点,焊接质量明显优于人工焊接,大大提高了点焊作业的生产率。
主要用于汽车整车的焊接工作,生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期合作关系,向各大型汽车生产企业提供各类点焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产线配套形式进入中国,在该领域占据市场主导地位。
弧焊机器人
主要应用于各类汽车零部件的焊接生产。在该领域,国际大型工业机器人生产企业主要以向成套装备供应商提供单元产品为主。
激光加工机器人
激光加工机器人是将机器人技术应用于激光加工中,通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。
真空机器人
一种在真空环境下工作的机器人,主要应用于半导体工业中,实现晶圆在真空腔室内的传输。真空机械手难进口、受限制、用量大、通用性强,其成为制约了半导体装备整机的研发进度和整机产品竞争力的关键部件。而且国外对中国买家严加审查,归属于禁运产品目录,真空机械手已成为严重制约我国半导体设备整机装备制造的“卡脖子”问题。直驱型真空机器人技术属于原始创新技术。
洁净机器人
一种在洁净环境中使用的工业机器人。随着生产技术水平不断提高,其对生产环境的要求也日益苛刻,很多现代工业产品生产都要求在洁净环境进行,洁净机器人是洁净环境下生产需要的关键设备。
工业机器人产业链分析
工业机器人行业的上游核心零部件主要的是减速机和控制系统,这相当于机器人的“大脑”,汉德保机器人减速步进电机在工业机器人中得到广泛使用。中游是机器人本体,就是机器人的“身体”,下游是系统集成商,国内企业都集中在这个环节上。

中国工业机器人产业链分析

▲中国工业机器人产业链分析
  • 中国工业机器人上游零部件行业主要是减速机、伺服电机、变频器、控制器等,其中减速器、伺服电机及伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,分别为39%,28%,本体制造占比为22%。
 虽然减速机、伺服系统在工业机器人成本中所占比重较大,但国内减速机、伺服电机等关键零部件发展相对滞后,技术水平较低,产品稳定性差,与国外产品相比存在不少差距,导致国内工业机器人减速机、伺服电机等零部件主要依赖进口,国内企业工业机器人生产成本较高,竞争力较弱。

中国工业机器人主要零部件成本占比

▲中国工业机器人主要零部件成本占比
工业机器人销售多是通过直销渠道完成,而且以系统集成商居多。同时,工业机器人也可以通过经销商、代理商、贸易商、工程商等非直销当时进行销售,而且国外品牌进入中国市场一般先通过代理商形式进入。核心零部件一般是通过贸易商以及代理商等方式采购。
 工业机器人下游用户行业主要是汽车、电子电气、塑料橡胶、化工等领域,主要用于搬运、焊接、包装、码垛、切割、喷涂等,而且随着人工成本逐渐上升,工业自动化水平不断提高,工业机器人的运用领域逐步扩大,用途逐渐增多。
未来10年机器人发展趋势
机器人自身在变革,总体向更安全易用、更利于普及、更智能的方向发展。未来十年以下三大发展趋势可以解决行业痛点,促进机器人真正普及,也蕴藏着巨大投资机会。
通用软件平台降低机器人行业门槛
电脑和智能手机的快速普及主要内在动力就是通用的操作系统和应用软件,机器人也一样。不同的机器人厂商使用的操作系统、中间件以及编程语言各有区别,,增加了使用成本和机器人应用范围。通用软件平台(操作系统)就是解决这一问题,让使用机器人像使用智能手机一样便利。 

常用机器人软件开发平台

表1:常用机器人软件开发平台
通用软件平台大大降低了机器人的开发门槛,社区中的成熟软件可以直接刷入机器人使用;未来配合3D打印技术,使小企业甚至个人也有机会成为机器人开发者。蕴含的机会在于,可能出现针对ROS系统的二次开发或者优秀的应用软件,成为像智能手机APP那样的“爆款”。
人机协作促进机器人普及,机器人走向融合的开端
人机协作是工业机器人发展的新形态,把人的智能和机器人的高效率结合在一起,共同完成作业;简单来说就是“人”直接用“手”来操作机器人。人机协作是机器人进化的必然选择,特点是安全、易用、成本低,普通工人可以像使用电器一样操作它。
 根据美国ABI Research的报告,2015年至2020年期间,协作机器人市场份额有望增长10倍,从接近9500万美元升值到超过10亿美元。将由以下三个主要市场驱动:电子制造和电子智造、中小型企业及寻求机器人优化解决方案的企业。 

2014-2020E协作机器人出货量预测

图:2014-2020E协作机器人出货量预测
协作机器人结构简单,主要通过软件整合来实现功能。硬件构成主要是球形关节、反向驱动电机、力觉/视觉传感器及更轻的材料,传统的减速机等核心零部件未来将不再关键。目前协作机器人处于市场导入期,成本仍然较高,效率低,使用不如人意,主要机器人厂商推出各种协作机器人抢占入口,国内企业有了跟外资站在同一起跑线的机会。新松、埃夫特、遨博智能2015年都推出了协作机器人。
机器视觉、深度学习让机器人更智能
人工智能首先应用于工业机器人领域,主要就是机器视觉和深度学习。
 机器视觉是现有的机器人从自动化设备转变为智能机器的一个关键因素。最初是作为机器人的辅助工具,提高柔性和对工作环境的反馈,主要应用于引导和定位、检测和识别等,随着工业大数据和深度学习的发展,未来将使机器视觉成为智能生产系统的主导,做出决策和预判断。
 2014年全球机器视觉规模持续走高,达到36.7亿美元。主要分布在北美、德国、英国、日本、中国等地区和国家,其中中国占到8.1%;预计到2018年全球市场规模将达到50亿美元。 

2007-2018年全球机器视觉市场规模

图:2007-2018年全球机器视觉市场规模 
结束语
如今是一个「中国制造」向「中国智造」转型的时代。机器人代替人去干一些重复性的事情,这样才能推进科技进步,人才才会进入新行业,每一个人的生产价值才会提高和发挥。
前不久,作为全球第一大代工厂商富士康,在自动化探索的道路上给众多企业敲响了「机器替代人」的号角。我们可以大胆地预测,未来十年工业机器人市场会更加广阔,「机器替代人」会深入到各行各业,自动化转型也会成为众多企业发展的目标。
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