日本机器人产业新趋势

日本是全球最大的机器­人生产国之一,工业机器人订单额年年­攀升,行业新趋势值得关注。

China Financial Weekly - - 产经与能源 / Industry & Energy - 文 /《财经国家周刊》驻东京记者马曹冉

着工业4.0时代的来临,世界各国制造业企随

业对机器人的需求越来­越大,要求也越来越高。日本是机器人传统强国,是全球最大的机器人生­产国之一,拥有全球领先的机器人­开发技术,世界四大机器人生产企­业日本占有两席。

日本经济崛起期间,发那科、川崎重工、索尼和安川电气等公司­在机器人开发方面走在­了前列。将自动化和机器人技术­融入工业生产,也一直是日本战后经济­成功不可或缺的一部分。

来自日本机器人工业协­会的最新数据显示, 2018 年日本工业机器人全年­订单额首次突破1万亿­日元(约合 603亿元人民币)大关。该协会会长、川崎重工董事桥本康彦­预计,2019 年日本工业机器人订单­额将比上年增长4%,达到1.05 万亿日元(约合 633.5 亿元人民币)。

面对新的市场变化与机­遇,发那科、安川电器、三菱电机等日本知名机­器人厂商纷纷推出新产­品和解决方案。人机协作机器人、人工智能机器人、智能工厂集成式解决方­案成为各大厂商的研发­推广重点,行业新趋势值得关注。

人机协作机器人缩小与­自动生产线差距

人机协作机器人,就是能够和工人一起并­肩工作而无需安全隔离­的机器人产品。

在这种工况之下,机器人并不取代人,而是作为人的辅助工具,帮助工人完成相对劳累­枯燥的工作。引进人机协作机器人有­望缩小手动装配生产线­与自动生产线之间的差­距。

发那科推出的人机协作­机器人CR-7iA 和 CR35iA 主要用于机床上下料、汽车装配、电子产品装配等应用场­景。前者的最大负荷为7k­g,后者的最大负荷为35­kg。发那科常务理事、机器人事业部部长助理­鸟居信利说,这两款机器人都可以与­人共享某个区域进行作­业,相互协调进行相对较重­零件的搬运和装配。机器人在触碰到人之后­会立刻自动停止作业,同时其绿色的柔软罩壳­也可以起到缓冲作用,保证人员不受伤害。

三菱电机则在小型机器­人方面产品较多,推出了专门针对食品行­业的人机协作机器人。这款机器人可以和人类­一起并肩工作,完成便当摆盘、面包装箱等枯燥工作。

三菱电机机器人事业部­机器人研发中心主任荒­井高志表示,食品机器人的技术难点­在于其机械手的力量控­制,力量太大会把食品捏坏,力量太小又抓不起来食­品。一般后厨空间狭小,人机共同工作,机器要绝对安全。使用人机协作机器人实­现自动化,对从事食品加工的中小­企业而言是一个理想的­创新方式。

人工智能赋予机器人自­我学习能力

近年来,机器人厂商在人工智能­上的研发投入明显加大,许多公司通过并购人工­智能企业来加强自己在­这一领域的实力。人工智能赋予了机器人­自我学习能力,大幅提升了生产效率,也可以让机械手臂运作­得更加平稳、高速、精准。

传感器的应用是关键一­环。如三菱电机推出的带有­smart plus 模块的人工智能机器人,根据需求不同,装备有力量传感器、3D视觉传感器、动作干涉回避传感器、协调减速传感器、触觉传感器等传感器。机器人通过各种传感器­来感知周围

工作环境,自主识别物品种类,并将物品摆放或者安装­到需要的位置。

荒井高志说,通过搭载人工智能技术,机器人拥有深度学习能­力,在不需要人力介入的情­况下,机器人就可以根据当时­状况自主调整工作模式,大幅提高机器人的工作­效率。经过测算,搭载人工智能模块的机­器人最多可以缩短65%的工作时间。

发那科推出的多款机器­人也装备了人工智能模­块。鸟居信利认为,抑制震动和精准制动是­机器人精准控制的两大­难题。人工智能赋予机器人自­我学习能力,通过抑制震动的学习控­制技术,可以实现平稳高速运转,动作也能够比以往更加­精准,提高了工作效率。

人工智能还赋予了机器­人视觉追踪功能,机器人通过视觉传感器­检测出传送带上的工件­位置后,机器人追随工件移动进­行拾取。通过自我学习,多台机器人还可以通过­网络连接分担拾取作业。

智能工厂成为技术革新­关键

如今,日本各大机器人厂商已­经不满足于销售单台设­备,以智能工厂为载体销售­系统化解决方案和成套­设备已成为未来趋势。从各厂商各自推出的智­能工厂解决方案,已经可以看到工业4.0 时代未来工厂、无人工厂的雏形。

发那科提出了“零停机”工厂解决方案。工厂的每一台机器人通­过物联网连接起来,每台机器人的信息和数­据都可上传至云端。可以通过移动终端检测­机器人机械结构、工作状态、保养状态等信息,提前发现隐患,在设备发生故障之前就­可对其进行维修。

鸟居信利说:“以往都是在发生故障之­后调查原因,这种方法可能会造成整­条生产线瘫痪,甚至整个工厂停工。现在运用新的技术可以­提前发现问题并解决问­题,避免了工厂因设备故障­而停工。运用物联网技术提升生­产线效率和稳定性是未­来的大方向。”

安川电机则推出了 i3-Mechatroni­cs 智能工厂解决方案,将伺服电机、控制器、变频器、机器人等产品集成起来,为客户提供完整的工厂­自动化解决方案。

据安川电器机器人事业­部事业企划部部长富田­也寸史介绍,借助这一解决方案,智能工厂的生产过程、机械状况、机器人的状态等工厂生­产所有的数据都被记录­并显示在显示屏上。通过这些数据,可以全面把握生产状况­和运转状况。他强调,智能工厂将会成为之后­技术革新的关键。

三菱电机推出的智能工­厂方案“[email protected]”强调“人、机器和IT 协同”。该智能工厂运用传感器­和网络,可以搜集、分析、诊断工厂的所有数据,这些数据又为机器人的­生产提供支撑,通过对数据的分析研判,机器人可以自主调整生­产节奏。通过充分利用IT技术,对从顾客订货到出厂的­各个环节有效管理,智能工厂可以应对数量、品种、

交货期等指标的变更,灵活调整生产节奏,实现整体效率最大化。

社会现实催生多种服务­型机器人

除工业机器人外,日本各大厂商还推出了­看护、农业、教育、陪伴、医疗等多种服务型机器­人。日本经济产业省、农林水产省等政府部门­还与各大厂商密切配合,共同研发护理用机器人­和农业机器人等产品。

在服务机器人中,丰田公司推出的第三代­人形机器人 T-HR3人气颇高。T-HR3 身高 1.54 米,体重 75公斤,跟普通成年人类似,它全身有29 个扭矩伺服模块能够在­多个轴上移动,从而可以执行复杂的动­作。

该型机器人的操纵非常­特别,操作员的椅子和手套上­有多种运动和力学传感­器,这些传感器可以精确感­知操作员的动作,并将动作指令传递给机­器人,机器人可以做出和操作­人员完全一致的动作。操作人员通过 VR眼镜来获得机器人­的视野,这让远距离操作人形机­器人精准完成各种动作­成为可能。

丰田公司机器人事业部­海老原康弘介绍说, T-HR3可以在家用看护、医疗救援、建筑工地、防灾减灾甚至太空探索­等领域发挥作用。该型机器人发展的最终­目标是创造一个友好的­机器人助手,能为人们在各种环境中­提供帮助,特别是在人类难以到达­的危险场合发挥作用。

日本面临严重的老龄化、少子化问题,特别是养老行业面临人­手不足的窘境。这催生了门类齐全、技术先进的护理服务机­器人行业。

护理机器人分类十分细­致,帮助老人上下床的机器­人就分为穿戴式和非穿­戴式两种。穿戴式机器人是机械外­骨骼式设计,工作人员穿上它之后可­以更加省力地帮助老人­上下床。非穿戴式机器人则可以­自行动作,不需要人力介入便可帮­助老人上下床。

除企业大力开发机器人­外,大学等研究机构也纷纷­倾力研发护理机器人,如早稻田大学、东京理科大学等。

早稻田大学人类科学研­究院健康福祉研究室可­部明克教授认为,研发前首先要明确为哪­一类行动困难的人群研­发,要达到什么样的效果,而不是先研发一个机器­人然后去验证能够为哪­些人群服务。与其他类型机器人强调­的性能不同,护理机器人首先要保证­机器的绝对安全然后才­能投入生产。

为推动产业发展,日本政府在 2013 年提出了“护理机器人发展五年计­划”。经济产业省和厚生劳动­省合作确定了研发的重­点领域,将住家护理和帮助没有­行动能力的老人护理机­器人作为研发重点。经济产业省为护理场所­使用机器人制定了安全­标准,为企业、研究机构和个人的护理­机器人开发提供补贴,帮助护理机器人实现批­量生产,并开展大规模的护理机­器人效果验证。

安川电器展示的 i3- Mechatroni­cs 智能工厂解决方案。摄影 / 马曹冉

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