我是新一代工匠，我來自長沙
先步機器人可以根據(jù)需要裝配的零件數(shù)和工程的復雜性，增加無窮多的“機械手”。長沙晚報記者 王志偉 攝
我是新一代工匠，我來自長沙勞動是從制造工具開始的。幾次工業(yè)革命的洗禮，把人類制造工具的水平，帶入了一個新的紀元——工業(yè)機器人。
2009年開始，全球工業(yè)機器人市場出現(xiàn)井噴。人口紅利漸退的中國，用工成本持續(xù)上漲，“機器人換人”需求越發(fā)旺盛，中國工業(yè)機器人市場在2013年開始快速發(fā)展。同年，中國超過日本，成為年購買機器人數(shù)量最多的國家，并一直蟬聯(lián)全球第一大應用市場至今。
隨著工業(yè)機器人的發(fā)展，“機器替人”“智能工廠”“柔性制造”這些詞被越來越多地提及，它們并不是“乏味”的制造產(chǎn)業(yè)在用花哨的辭藻自我包裝，而是國內(nèi)制造產(chǎn)業(yè)形態(tài)變化中，切實需求的方向。
智能制造的浪潮之中，一批“長沙籍”高端工業(yè)機器人走上生產(chǎn)線，以精準、高效、智慧的方式，孜孜不倦地推動著中國智造加速。
誤差不超過半根頭發(fā)絲的“千手觀音”
人類對勞動工具的探索孜孜不倦，紡織車、風車、縫紉機等的出現(xiàn)，都大幅提高了勞動生產(chǎn)率，而它們“身上”還有一個共性，那就是凸輪技術(shù)。這種機械設(shè)計，利用凸輪進行旋轉(zhuǎn)，完成點對點的工作，精確度很高。
湖南先步信息股份有限公司以這種原理為基礎(chǔ)，融入最先進的工業(yè)理念，自主研發(fā)出了裝配線上的“千手觀音”——先步機器人。
說它是“千手觀音”，是因為在130毫米范圍內(nèi)，它可以完成絕大部分中小型產(chǎn)品的裝配工作。一般一臺單臂多軸機器人相當于一只手，只能同時執(zhí)行一個動作，而先步機器人則可以根據(jù)需要裝配的零件數(shù)和工程的復雜性，增加無窮多的“機械手”。
在車間，先步機器人的原創(chuàng)團隊專家、湖南先步信息股份有限公司智能制造首席科學家繆建偉向記者詳細介紹了它的先進之處。
1.8米的個頭搭配灰色的外觀，從造型上看，先步機器人并不搶眼，甚至還不如常見的多軸機器人長得“科幻”。但一旦運行起來，它的裝備精度可以達到0.005毫米，誤差不會超過半根頭發(fā)絲大小，“也就是說，我們機器人的裝備精度，已經(jīng)達到了車床的加工精度，可靠性非常高?！笨娊▊フf。
“目前許多工廠使用的是傳統(tǒng)六軸機器人，不僅造價高，而且使用起來成本高、周期長”，繆建偉解釋說，針對不同的裝配產(chǎn)品，往往需要制造一套自動化設(shè)備，不論是硬件的設(shè)計、制造，還是系統(tǒng)的調(diào)試，消耗的時間都不短，一般至少要6個月。而且可復制性差，技術(shù)風險高。
但先步機器人的兼容性非常高，它是抽象出不針對裝配對象的標準化設(shè)計，軟硬件、結(jié)構(gòu)標準化率超過70%，只剩下30%的針對裝配對象的“非標”工作。有了這種“大小通吃”的能力，根據(jù)裝配需要，從設(shè)計到應用，先步機器人的準備時間，只需要12周左右。
除了效率高、精度高，先步機器人還融入了大數(shù)據(jù)的理念。“每個托盤都有自己的‘身份編號’，在裝配的過程中可以自動采集數(shù)據(jù)?！笨娊▊ケ硎荆瑢τ谟脩魜碚f，通過一定周期的使用，就能對裝配數(shù)據(jù)進行分析，得到產(chǎn)量、合格率、運行效率等一系列的結(jié)果，“如果不合格率高，就可以及時對產(chǎn)品設(shè)計進行修改，從而降低生產(chǎn)成本?！?br /> 一身本事的先步機器人，可廣泛應用于電子電氣、汽車、醫(yī)療器械、食品、制藥、消費品等領(lǐng)域的潔凈與精密生產(chǎn)裝配。
視覺定位為機器人裝上眼睛
說到工業(yè)機器人，就不得不提到柔性制造。其最大的特點，是可以通過一套系統(tǒng)，同時加工多種不同的零件。如此前沿的工業(yè)技術(shù)，即便在自動化水平非常高的汽車制造領(lǐng)域也用得不多。
去年一部《戰(zhàn)狼2》刷新了國產(chǎn)影片的票房紀錄。電影中男主角的座駕——北汽BJ40越野車也隨之成為爆款。而北汽BJ40越野車生產(chǎn)線正是由湖南中南智能裝備有限公司（以下簡稱“中南智能”）提供的智能生產(chǎn)線制造的。
為了達到劇組加固車身的要求，該公司的“長沙一號”機器人焊裝生產(chǎn)線，為這臺車側(cè)面多加了100多個焊接點，整體加固20%。值得一提的是，這輛車的獨家定制，和其他普通車輛的正常組裝，都是在同一條智能生產(chǎn)線上實現(xiàn)的。
“能夠?qū)崿F(xiàn)一條生產(chǎn)線上‘私人訂制’，正是得益于機器人柔性生產(chǎn)線的應用，”中南智能長泰機器人副總經(jīng)理高狄向記者舉了個例子，他們?yōu)槟称囍圃炱髽I(yè)提供服務，僅需一條生產(chǎn)線，就能完成9大類、100多種細分型號的車型制造?！安粌H節(jié)省了大量人力成本，而且生產(chǎn)效率翻了一番?！?br /> 在各類自動化生產(chǎn)線中，工件的位置往往不是固定不變的，機器人需要根據(jù)工件的實際位置對作業(yè)路徑進行修正。中南智能基于激光測量的三維視覺定位系統(tǒng)，以激光傳感器采集數(shù)據(jù)，通過軟件算法對數(shù)據(jù)進行處理，計算出工件相對于機器人的新位置。
這就相當于給生產(chǎn)線上的機器人裝上了眼睛，機器人以此判斷出工件當前的姿態(tài)和位置，通過數(shù)據(jù)接口發(fā)送工件光前的坐標給機器人，機器人完成抓取動作。以汽車車身為例，該公司自主研發(fā)的車身定位系統(tǒng)精度，可以在0.5毫米以內(nèi)。
自主創(chuàng)新的能量，來源于產(chǎn)學研的緊密連接。中南智能已與湖南大學共建并獲批機器人感知與控制技術(shù)國家重點實驗室等科研創(chuàng)新平臺，擁有CTR自主品牌機器人及成套智能裝備生產(chǎn)線的制造能力。
目前，機器人滾邊壓合工作站、基于三維視覺的智能涂膠工作站已經(jīng)成為中南智能領(lǐng)先于全國的優(yōu)勢產(chǎn)品之一，重點向一汽、東風、北汽、長豐、吉利、比亞迪、本田、眾泰等知名汽車企業(yè)提供服務。
為機械把脈問診的遠程醫(yī)生
就目前的技術(shù)水平而言，機器人不論怎么發(fā)達，也難以實現(xiàn)自我維護。雖然相比血肉之軀，機器人已經(jīng)非?！俺钥嗄蛣凇保€是架不住在使用的過程中，因為損耗或其他因素影響，產(chǎn)生各種各樣的問題，就像人生病需要問診就醫(yī)一樣。尤其是在一些關(guān)系到人類安全的領(lǐng)域，及時發(fā)現(xiàn)和診斷故障，意義非同小可。軌道交通就是其中之一。
坐過綠皮火車的人可能還有這樣的印象，列車到站后總會有身著制服的老師傅，提著一個錘子，對列車底部敲敲打打，他們大多是憑借自己的經(jīng)驗，對列車的“健康狀況”進行判斷。
時至今日，高鐵早已四通八達，云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新興技術(shù)的發(fā)展，也為設(shè)備故障診斷帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。
唐智科技湖南發(fā)展有限公司在基于廣義共振/共振解調(diào)的故障診斷技術(shù)上，利用在航空發(fā)動機領(lǐng)域的故障診斷經(jīng)驗，以及自2000年開始在鐵路機車、高鐵動車組、城市軌道車輛、風力發(fā)電機組上累積的海量故障案例數(shù)據(jù)，借助推理算法和智能模型等，研究了一整套服務客戶的PHM應用模式，并開發(fā)了基于故障診斷、狀態(tài)預測和故障知識服務的運用平臺，以實現(xiàn)對診斷對象的實時狀態(tài)監(jiān)測、故障分析與預警，實現(xiàn)對診斷對象的故障機理診斷、故障預測及健康管理。
“打個比方，我們就像在列車上安裝了聽診器，實時收集和檢測數(shù)據(jù)，然后通過大數(shù)據(jù)后臺的診斷、分析，作出判斷，”唐智科技的相關(guān)負責人說。
今年1月，唐智科技診斷中心發(fā)現(xiàn)，某機務段的機車存在早期的軸承故障沖擊信息，沖擊特征明顯，且存在發(fā)展趨勢。中心馬上把相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，反饋給了相關(guān)單位，通過及時維護，避免了更大故障的產(chǎn)生。
記者了解到，目前唐智科技的產(chǎn)品，在近60條城市軌道交通線路上應用，發(fā)現(xiàn)共計1000多起軸箱軸承、牽引電機軸承等故障；在鐵路機務領(lǐng)域10多年累計近20000臺機車上應用，累計發(fā)現(xiàn)40000多起故障案例，其中避免了可能引起重大事故的案例1000多起。此外，產(chǎn)品還在高鐵動車組領(lǐng)域經(jīng)過運用考核，目前已經(jīng)在CRH5、CRH380等車型上推廣應用。
相關(guān)鏈接
工業(yè)機器人
工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執(zhí)行工作，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。
在“人工智能”的變革中，工業(yè)機器人扮演著重要的角色。如何讓機器人代替人進行更快速有效的工作，進一步解放勞動力，提高生產(chǎn)效率，成為了整個機器人領(lǐng)域思考的問題。
工業(yè)機器人作為先進制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平和科技水平的重要標志。目前我國正處于加快轉(zhuǎn)型升級的重要時期，以工業(yè)機器人為主體的機器人產(chǎn)業(yè)，正是破解我國產(chǎn)業(yè)成本上升、環(huán)境制約問題的重要路徑選擇。中國工業(yè)機器人市場近年來持續(xù)表現(xiàn)強勁，市場容量不斷擴大。工業(yè)機器人的熱潮也在不斷帶動機器人產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)。
專家觀點
提高制造水平是工業(yè)機器人的最終目標
根據(jù)國際機器人協(xié)會的統(tǒng)計，有最新的數(shù)據(jù)表明光在2015年，在制造業(yè)中每一萬名工人中就有66臺機器人設(shè)備，而僅僅過了一年，這個數(shù)字又攀升到了77臺，外媒通過對這些機器自動化的調(diào)查發(fā)現(xiàn)這個趨勢還在繼續(xù)上升，機器人對于完全替代人類工作的時代似乎離我們越來越近。
在中國，工業(yè)機器人的市場，海外企業(yè)占據(jù)剩下的近七成份額。在智能手機和家電領(lǐng)域，中國企業(yè)在短期間內(nèi)有望反超日本企業(yè)，但在機器人領(lǐng)域，包括技術(shù)實力在內(nèi)，仍存在差距。
此前有日本媒體報道稱，在屬于工業(yè)機器人最大市場的中國，當?shù)仄髽I(yè)正逐步具備實力。在相關(guān)領(lǐng)域，中國企業(yè)的市場份額2017年突破三成，正在慢慢追趕日歐企業(yè)。
今年50余歲的繆建偉先后在瑞士、德國、新加坡從事智能制造科學研究，具有30年豐富的設(shè)計及項目、團隊管理工作經(jīng)驗。目前他在湖南先步信息股份有限公司智能制造擔任首席科學家。
“工業(yè)機器人的核心零部件，例如控制器、伺服電機、減速機，都是制約中國機器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸，”繆建偉表示，這些核心技術(shù)掌握在外企手中，其中不乏涉及軍工。
外部因素的制約是一方面，內(nèi)部環(huán)境和企業(yè)理念，則是另一種桎梏?！艾F(xiàn)在許多企業(yè)對工業(yè)機器人的熱情非常高，但他們的初衷更多在于以機器替代人，以此來提高效率，降低成本?！笨娊▊フf，其實工業(yè)機器人的最大優(yōu)勢應該是提高生產(chǎn)制造的質(zhì)量和品質(zhì)。雖然企業(yè)趨利無可厚非，但長久看來，對于從制造到智造的提升并無益處。
近年來長沙的制造業(yè)發(fā)展迅猛，涌現(xiàn)了一批工業(yè)機器人的制造企業(yè)，在他們看來，機遇與挑戰(zhàn)并存。
中南智能長泰機器人副總經(jīng)理高狄還有一個頭銜，那就是長沙市人工智能及機器人產(chǎn)業(yè)鏈黨支部副書記，在他看來，工業(yè)機器人除了在研發(fā)上發(fā)力，應用領(lǐng)域也需要社會各界共同推進。
在他的辦公室里，掛著一張中國鑄造產(chǎn)業(yè)聚集地分布圖，上面密密麻麻地標明了各省產(chǎn)業(yè)基地和園區(qū)的分布，而湖南地區(qū)則顯得非?？諘纾辉陂L沙有一個泵閥產(chǎn)業(yè)基地，“雖然我們安家在長沙，但是墻內(nèi)開花墻外香，大部分業(yè)務都在外省，”他希望在未來的發(fā)展上，湖南能夠引進更多對工業(yè)機器人有應用需求的企業(yè)，“產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)是今年長沙經(jīng)濟工作的重要抓手。只有長沙市22條產(chǎn)業(yè)鏈扭成一股繩，各關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)鏈相互支撐、相互配套、相互合作，才能打造世界級制造業(yè)集群。中南智能也將為多領(lǐng)域、全產(chǎn)業(yè)鏈用戶提供自動化、數(shù)字化、智能化改造服務與智能產(chǎn)品，為長沙高質(zhì)量發(fā)展提供強勁動能?！?br />
