人機(jī)融合機(jī)器視覺(jué)時(shí)代來(lái)臨
隨著工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的切換，未來(lái)需求將會(huì)在一些新的場(chǎng)景下得到大規(guī)模應(yīng)用，汽車(chē)、3C或者家電時(shí)代的大規(guī)模需求都集中于生產(chǎn)環(huán)節(jié)切割、焊接、上下料等，在后端應(yīng)用環(huán)節(jié)，例如物流、包裝等環(huán)節(jié)的應(yīng)用剛剛起步，市場(chǎng)投資環(huán)境大好。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2010-2015年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷(xiāo)量以年均35.5%的速度增長(zhǎng)，2015年工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷(xiāo)量達(dá)到6.8萬(wàn)臺(tái)，占全球銷(xiāo)量比重超過(guò)1/4，實(shí)際銷(xiāo)量比上年增長(zhǎng)31.3%，連續(xù)三年成為全球第一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。
從工業(yè)機(jī)器人投資機(jī)會(huì)看，一是運(yùn)動(dòng)控制器市場(chǎng)，中國(guó)中大型企業(yè)及跨國(guó)公司的市場(chǎng)較成熟，中國(guó)這個(gè)市場(chǎng)整體規(guī)模約70億元，未來(lái)幾年每年會(huì)有11%的增速。
去年以來(lái)，中國(guó)先后出臺(tái)《中國(guó)制造2025》、《機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016-2020年)》等等文件，力爭(zhēng)到2020年，工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)量達(dá)15萬(wàn)臺(tái)，持有量80萬(wàn)臺(tái)，國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人年產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)臺(tái)，市場(chǎng)占有率達(dá)67%，關(guān)鍵零部件自給率達(dá)50%以上，形成比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。
日前，工信部裝備工業(yè)司副司長(zhǎng)楊拴昌向媒體表示，中國(guó)將加快組建國(guó)家機(jī)器人創(chuàng)新中心，并鼓勵(lì)有條件的地區(qū)建立區(qū)域性的機(jī)器人創(chuàng)新中心，以突破關(guān)鍵技術(shù)。
人機(jī)融合是機(jī)器人發(fā)展必由之路
ABB中國(guó)有限公司董事長(zhǎng)兼總裁顧純?cè)硎?，在?dāng)今世界最先進(jìn)的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)上，不到一分鐘就可以有一輛車(chē)下線(xiàn)；而且同一生產(chǎn)線(xiàn)上可以生產(chǎn)6種不同車(chē)型，每一車(chē)型的切換僅需18秒。核心技術(shù)在于把機(jī)械臂跟周?chē)墓ぱb夾具等相關(guān)設(shè)備通過(guò)三維系統(tǒng)有機(jī)集成，“已經(jīng)是很成熟的技術(shù)，”他話(huà)鋒一轉(zhuǎn)，“但這還不是人機(jī)融合，因?yàn)闄C(jī)器跟人還是完全分開(kāi)的?！蔽磥?lái)人機(jī)交互、融合，才能實(shí)現(xiàn)物與人通過(guò)技術(shù)服務(wù)有機(jī)連接，從中國(guó)制造跨上中國(guó)智造。
當(dāng)前，想讓機(jī)器人完全取代人類(lèi)是做不到的，但是通過(guò)人機(jī)共融，可使機(jī)器人的簡(jiǎn)便性大大提高，對(duì)機(jī)器人的整個(gè)應(yīng)用產(chǎn)生質(zhì)的變化。而關(guān)于人機(jī)共融安全性的問(wèn)題，按照國(guó)際安全標(biāo)準(zhǔn)對(duì)安全性已經(jīng)提出相應(yīng)的要求，但是如何實(shí)現(xiàn)方法很多，各種各樣的做法。只有真正做到無(wú)圍欄，多種技術(shù)結(jié)合起來(lái)，才能達(dá)到最終的安全。
如何把人和機(jī)器結(jié)合起來(lái)，是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路，目前來(lái)說(shuō)人機(jī)融合是工業(yè)機(jī)器人智能化的主要趨勢(shì)。為了使機(jī)器人更好的與人匹配，我們需要研究人具備什么能力？人首先有絕對(duì)的柔性，其次便是視覺(jué)與觸覺(jué)。而目前傳統(tǒng)的機(jī)器人在速度、精度，簡(jiǎn)單重復(fù)作業(yè)的可靠性上是遠(yuǎn)超人類(lèi)的，但是柔性、觸覺(jué)與視覺(jué)部分與人的差距還是很大的。
香港中文大學(xué)電子工程學(xué)系教授孟慶虎提出疑問(wèn)，機(jī)器人能夠替代人嗎？這問(wèn)題源于以下令人百思不解的經(jīng)典現(xiàn)象——在工業(yè)流水線(xiàn)上精確、高效、靈巧無(wú)比的機(jī)器人，何以在處理大多數(shù)生活事務(wù)（如簡(jiǎn)單的疊衣服、上下樓梯等）時(shí)表現(xiàn)異常笨拙。孟慶虎從移動(dòng)性能、靈活性、操作性、傳感能力和智能方面進(jìn)行人機(jī)對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前機(jī)器人的主要差距在于靈活性和智能，尤其是智能方面，“說(shuō)實(shí)話(huà)還有很長(zhǎng)的路要走”。人的認(rèn)知方式和過(guò)程機(jī)器尚難以模仿，人腦與肌體的連動(dòng)反應(yīng)機(jī)制機(jī)器更不能完美再現(xiàn)，其中蘊(yùn)含了軟件、硬件領(lǐng)域的巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。所以，真的想要機(jī)器人融入我們的生活，“一個(gè)先決條件就是機(jī)器人必須知道人的存在，能夠跟人共同生存”。這要求機(jī)器人的辨識(shí)、認(rèn)知能力大幅度提高，機(jī)器人變成了社會(huì)的一部分，人機(jī)融合時(shí)代就真正到來(lái)了。
外資企業(yè)瘋狂搶食中國(guó)市場(chǎng)
在《中國(guó)制造2025》政策催化下，中國(guó)本土品牌工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)售量從2015年2.23萬(wàn)臺(tái)將增長(zhǎng)至2016年約3.1萬(wàn)臺(tái)，相對(duì)地也分食部分日、歐系品牌工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)的市場(chǎng)大餅。
除了日廠(chǎng)Epson、安川電機(jī)(YaskawaElectric)與發(fā)那科(Fanuc)均已在中國(guó)設(shè)廠(chǎng)生產(chǎn)及銷(xiāo)售工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品外，還有瑞士ABB與德國(guó)Kuka也在中國(guó)設(shè)廠(chǎng)卡位。
其中，這些機(jī)器人大廠(chǎng)在中國(guó)市場(chǎng)生產(chǎn)、銷(xiāo)售的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品，主要是以汽車(chē)工業(yè)應(yīng)用為主，其他應(yīng)用則為金屬加工、電子產(chǎn)品組裝與食品、藥妝品等分類(lèi)包裝等用途。
在這10年來(lái)，中國(guó)已成為3C電子產(chǎn)品的世界工廠(chǎng)，加上近年來(lái)中國(guó)積極調(diào)高勞工的薪資水準(zhǔn)，使得這些代工廠(chǎng)面臨人事成本高漲、擠壓其獲利空間。于是促使這些制造業(yè)資方開(kāi)始進(jìn)行以機(jī)器換人的動(dòng)作，以期降低日益增高的人事成本。
為此，全球機(jī)器人大廠(chǎng)除了推廣小型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)品之外，也積極推廣內(nèi)建感測(cè)器的協(xié)作型機(jī)器人產(chǎn)品。
除了全球各家機(jī)器人廠(chǎng)商紛紛地在中國(guó)市場(chǎng)上插旗及推銷(xiāo)協(xié)作型機(jī)器人之外，曾于2015年發(fā)表協(xié)作型機(jī)器人產(chǎn)品duAro的日本Kawasaki也抓緊機(jī)會(huì)在中國(guó)設(shè)廠(chǎng)生產(chǎn)及銷(xiāo)售其協(xié)作型機(jī)器人產(chǎn)品。
Kawasaki指出在一條需要10個(gè)人的生產(chǎn)線(xiàn)上，可以用5臺(tái)協(xié)作型機(jī)器人取代5個(gè)人力，便能完成電子產(chǎn)品的組裝和化妝品裝箱等工作。Kawasaki出資51%的中國(guó)合資公司將負(fù)責(zé)在重慶建設(shè)新工廠(chǎng)，將全數(shù)供應(yīng)中國(guó)市場(chǎng)需求，不再?gòu)娜毡具M(jìn)口。
而新工廠(chǎng)計(jì)劃2016年底前投產(chǎn)，首年度的產(chǎn)能為1,000臺(tái)，未來(lái)將提高年產(chǎn)量為5,000臺(tái)，其中軸承、減速器和馬達(dá)等主要零組件將從日本進(jìn)口，還有一部分則在中國(guó)向當(dāng)?shù)貜S(chǎng)商采購(gòu)。
機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化得抓核心零部件
隨著智能制造助推機(jī)器人成重要角色之后，核心技術(shù)成了各大機(jī)器人行業(yè)其鞏固市場(chǎng)地位的首要因素。除此之外，工業(yè)機(jī)器人的三大核心零配件占據(jù)了其成本的半壁江山，不得不說(shuō)，誰(shuí)擁有這三大核心零部件的市場(chǎng)，誰(shuí)就在起跑線(xiàn)上贏得一步。
驅(qū)動(dòng)中國(guó)2016年11月22日消息隨著智能制造助推機(jī)器人成重要角色之后，核心技術(shù)成了各大機(jī)器人行業(yè)其鞏固市場(chǎng)地位的首要因素。除此之外，工業(yè)機(jī)器人的三大核心零配件占據(jù)了其成本的半壁江山，不得不說(shuō)，誰(shuí)擁有這三大核心零部件的市場(chǎng)，誰(shuí)就在起跑線(xiàn)上贏得一步。
工業(yè)機(jī)器人的三大核心零配件是控制器、伺服系統(tǒng)、減速器?？刂破饔型?020年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)12億元，妥妥的一塊肥肉。作為機(jī)器人的大腦，發(fā)布和傳遞動(dòng)作指令。在我國(guó)硬件部分已經(jīng)基本掌握，不過(guò)軟件方面還是與國(guó)外品牌有一定差距。
2015年中國(guó)控制器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)23.1億元，同比增長(zhǎng)18%，其中工業(yè)機(jī)器人控制器占比15%，約3.5億元。而我國(guó)現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人在智能化及柔性方面都有待提升。開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放化控制器存在巨大發(fā)展空間。到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人控制器市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到12億元左右，未來(lái)五年復(fù)合增速約為27%。
伺服系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化的重要組成部分，是自動(dòng)化行業(yè)中實(shí)現(xiàn)精確定位、精準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)的必要途徑，且機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)離不開(kāi)伺服系統(tǒng)。近幾年工業(yè)機(jī)器人、電子制造設(shè)備等產(chǎn)業(yè)的迅速擴(kuò)張，其在新興產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用規(guī)模出現(xiàn)增長(zhǎng)迅速。
目前，日系品牌占據(jù)了我國(guó)伺服系統(tǒng)市場(chǎng)一半的份額。國(guó)外伺服企業(yè)在中國(guó)的市場(chǎng)占有率達(dá)75%，其中日本品牌占比為50%，不過(guò)隨著國(guó)產(chǎn)伺服系統(tǒng)性能的提升，國(guó)產(chǎn)伺服產(chǎn)品份額有望擴(kuò)大。
最后的一大支柱就是減速器，它是連接動(dòng)力源和執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的中間裝置，大量應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人上的減速器主要有兩類(lèi)：RV減速器和諧波減速器。
隨著未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，中投顧問(wèn)產(chǎn)業(yè)研究中心預(yù)測(cè)到2020年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人減速器市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)40億元，未來(lái)五年復(fù)合增長(zhǎng)率約為30%。盡管中國(guó)工業(yè)機(jī)器人減速器需求強(qiáng)勁，但是國(guó)內(nèi)減速器的生產(chǎn)能力卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、美國(guó)和歐洲。
綜合來(lái)看，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還有待加強(qiáng)完善，最重要的是核心零部件市場(chǎng)還有待突破，因?yàn)檫@些基礎(chǔ)資源將直接影響我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)升級(jí)之路。
機(jī)器視覺(jué)大有可為
作為一種給機(jī)器人帶來(lái)視覺(jué)功能的關(guān)鍵技術(shù)，機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用廣泛。從工業(yè)視覺(jué)到計(jì)算機(jī)視覺(jué)，從人機(jī)交互到自動(dòng)駕駛，從虛擬現(xiàn)實(shí)到物體自動(dòng)識(shí)別，機(jī)器視覺(jué)都能擔(dān)當(dāng)著重要角色。
工業(yè)4.0離不開(kāi)智能制造，智能制造離不開(kāi)機(jī)器視覺(jué)。如果說(shuō)工業(yè)機(jī)器人是人類(lèi)手的延伸、交通工具是人類(lèi)腿的延伸，那么機(jī)器視覺(jué)就相當(dāng)于人類(lèi)視覺(jué)在機(jī)器上的延伸，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的必要手段。機(jī)器視覺(jué)具有高度自動(dòng)化、高效率、高精度和適應(yīng)較差環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)，為我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化打開(kāi)“新視界”。
機(jī)器視覺(jué)在機(jī)器人上的應(yīng)用是十分必要的，工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人都需要機(jī)器人視覺(jué)當(dāng)做自己的“眼睛”，但工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人對(duì)機(jī)器人視覺(jué)的需求卻是不同的。
利用機(jī)器視覺(jué)的方法，可以快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)到制藥包裝是否完好無(wú)缺，通過(guò)設(shè)定圖像傳感器，獲取包裝后的對(duì)象圖片信息，通過(guò)預(yù)先設(shè)定的面積參數(shù)對(duì)每個(gè)藥粒或者藥瓶進(jìn)行檢測(cè)對(duì)比，這樣，破損的藥粒或者缺瓶的包裝都將被檢測(cè)出來(lái)，正確的正常通過(guò)。
機(jī)器視覺(jué)在工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人上的區(qū)別，首先就是應(yīng)用場(chǎng)景。在工業(yè)機(jī)器人的環(huán)境里，計(jì)算機(jī)視覺(jué)看到的場(chǎng)景是相對(duì)單一，但服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景就要復(fù)雜很多。場(chǎng)景之外，便是精度方面。在工業(yè)機(jī)器人里面，計(jì)算機(jī)視覺(jué)的辨識(shí)精度一定是在毫米級(jí)以下的，包括靜態(tài)的辨識(shí)精度和動(dòng)態(tài)的辨識(shí)精度，靜態(tài)指的是相機(jī)或者觀測(cè)物品相對(duì)處在一個(gè)靜止的狀態(tài)，它這個(gè)時(shí)候的辨識(shí)精度取決于相機(jī)的分辨率，包括物品的邊緣是否清晰，差異化是否很明確，這個(gè)時(shí)候精度甚至可以達(dá)到微米級(jí)以下，服務(wù)機(jī)器人大部分的精度并不會(huì)很高，可能會(huì)在厘米級(jí)以上。
朱先生