全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng) 制造工廠仍處在工業(yè)2.0-3.0階段 電子設(shè)計(jì)模塊
早在2013年，中國已超越日本成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)，當(dāng)年中國共銷售3.7萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，占全球銷量的20.67%。2014年，工業(yè)機(jī)器人行業(yè)銷售收入占GDP的比重由上午的0.01%上升至0.02%，行業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位愈發(fā)重要。然而，深圳市機(jī)器人青年專家委員會(huì)秘書長(zhǎng)杜政志表示，經(jīng)過行業(yè)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，中國的制造工廠整體處于工業(yè)2.0-3.0之間，離工業(yè)4.0仍有很長(zhǎng)的路。
深圳市佳士科技股份有限公司機(jī)器人總經(jīng)理關(guān)政強(qiáng)談到，從珠三角機(jī)器人應(yīng)用市場(chǎng)采樣分析，目前占比較大的機(jī)器人應(yīng)用為搬運(yùn)，弧焊，組裝及打磨。他同時(shí)表示，國產(chǎn)機(jī)器人的應(yīng)用占比仍然較低，只有在核心零組件如控制、馬達(dá)、減速器等核心技術(shù)突破之后，才能真正推動(dòng)國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的大發(fā)展。
工業(yè)4.0核心即數(shù)字化技術(shù)
德國最先提出工業(yè)4.0的口號(hào)，德國公司西門子打造的工業(yè)4.0核心即是數(shù)字化工廠核心技術(shù)，也稱為Digital Twin數(shù)字化雙胞胎。
西門子（中國）先進(jìn)制造中心主任汪銳表示，工業(yè)機(jī)器人將從單臺(tái)設(shè)備的需求變成一條生產(chǎn)線，“以前可能是一個(gè)單臺(tái)機(jī)器人替代一些工種，將來集成度會(huì)非常高，機(jī)器人與其他設(shè)備配合，例如與自動(dòng)化的封裝進(jìn)行配合。設(shè)備的性能要提升，并與機(jī)器人的通訊接口連接，更加復(fù)雜的工序需求集成度高的機(jī)器人。”
這就對(duì)機(jī)器人的本體和設(shè)備的結(jié)構(gòu)提出要求，機(jī)器人技術(shù)還有生產(chǎn)線軟件調(diào)試及控制，提出更高要求。如何將結(jié)構(gòu)、控制、電機(jī)以及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等問題解決，這也是智能裝備面臨的問題。
“西門子希望能夠以數(shù)字的方式，從產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)制造、設(shè)備搭建到最后投產(chǎn)，都用數(shù)字化手段將生產(chǎn)線和產(chǎn)品融合在一起。在工業(yè)4.0里面有一個(gè)非常核心的概念，叫做數(shù)字化雙胞胎，或者叫數(shù)字化雙生，意思是在產(chǎn)品生產(chǎn)的各個(gè)階段都需要有一個(gè)數(shù)字化的產(chǎn)品，工藝和制造技術(shù)。數(shù)字化對(duì)我們未來制造業(yè)產(chǎn)生重要影響。” 汪銳說道。
以后你只需坐在辦公室里，通過電腦里各式各樣的數(shù)據(jù)就能夠知道你的產(chǎn)品和生產(chǎn)線的情況。這個(gè)愿景將通過數(shù)字化制造實(shí)現(xiàn)。
西門子工業(yè)軟件，從產(chǎn)品研發(fā)到生產(chǎn)自動(dòng)化等都能提供相應(yīng)方案。從概念工廠開始，用數(shù)字化手段進(jìn)行規(guī)劃。對(duì)工廠的條件進(jìn)行模擬，包括產(chǎn)能要求，設(shè)備利用率等。搭建的虛擬工廠，虛擬裝備，呈現(xiàn)未來工廠需要的各種組件。
同樣的，機(jī)器人也用數(shù)字化手段進(jìn)行規(guī)劃，各種機(jī)器人以一個(gè)模型的方式放在系統(tǒng)當(dāng)中，各種應(yīng)用可以在仿真系統(tǒng)中完成。通過仿真的結(jié)果，切換到實(shí)物操作中，驅(qū)動(dòng)未來的生產(chǎn)制造。
機(jī)器視覺助力工業(yè)機(jī)器人的智能化
中國制造2025的目標(biāo)中提出，到2020年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域智能化水平顯著提升，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本降低30%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短30%，不良品率降低30%。到2025年，制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智能化，試點(diǎn)示范項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)成本降低50%，產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短50%，不良品率降低50%。
這其中涉及到四大關(guān)鍵技術(shù)，包括制造信息互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)與接口技術(shù)，工業(yè)傳感器核心技術(shù)，人工智能技術(shù)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
北京凌云光技術(shù)有限公司總經(jīng)理?xiàng)钏嚤硎荆笕?xiàng)與機(jī)器視覺技術(shù)緊密相關(guān)。預(yù)計(jì)未來五年機(jī)器視覺行業(yè)的復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)到19%。2016年亞洲（除日本外）將會(huì)成為機(jī)器視覺收入最大的地區(qū)，而中國市場(chǎng)將成為其中增長(zhǎng)最快的區(qū)域之一。
現(xiàn)場(chǎng)演試：利用視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)彈鋼琴1
工業(yè)機(jī)器人成為中國工業(yè)視覺發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)因素。自動(dòng)化裝配中機(jī)器人工程將徹底推動(dòng)視覺圖像技術(shù)在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用，機(jī)器視覺對(duì)自動(dòng)化機(jī)器人的影響將體現(xiàn)在多維空間控制及3D信息技術(shù)方面，預(yù)計(jì)增長(zhǎng)率將達(dá)到15%-20%。
2004年國內(nèi)企業(yè)開始控索機(jī)器視覺器件的研發(fā)。10余年的發(fā)展，從相機(jī)、采集卡、光源、鏡頭到圖像處理軟件，涌現(xiàn)了眾多技術(shù)實(shí)力雄厚的機(jī)器視覺器件研發(fā)廠商。相機(jī)作為核心成像器件，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，但近幾年隨著國內(nèi)視覺企業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，國產(chǎn)化比例逐年提高。2015年相機(jī)市場(chǎng)總體市場(chǎng)規(guī)模9億元，銷量達(dá)18.5億臺(tái)。而國產(chǎn)品牌市場(chǎng)占有率達(dá)26%。核心器件國產(chǎn)化仍是機(jī)器視覺行業(yè)的重要發(fā)展方向。
現(xiàn)場(chǎng)演試：利用視覺技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人機(jī)彈鋼琴2
從技術(shù)來看，視覺與信息的交互是促成工業(yè)機(jī)器人智能化的關(guān)鍵。楊藝表示，視覺的前五個(gè)等級(jí)均已實(shí)現(xiàn)，包括初級(jí)視覺，即二維，檢測(cè)，引導(dǎo)，測(cè)量；通過視覺進(jìn)行遠(yuǎn)程跟蹤；雙目視覺，形成對(duì)表面，立體，深度的認(rèn)識(shí)；高精度的三維重建，在2.5D，3D達(dá)到微米精度；
對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，包括手臂的微小動(dòng)作進(jìn)行捕捉。然而如何將視覺與信息形成真正的交互，做到智能化的機(jī)器人，是機(jī)器視覺行業(yè)與機(jī)器人行業(yè)共同面臨的挑戰(zhàn)，尚待完全突破。
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