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奔跑吧,中国工业机器人

如果说几年前许多人对工业机器人还稍感陌生的话,那么现在“机器人时代”已悄然降临身边。今年上半年我国共销售国产工业机器人6400台,是去年全年销售量的66.8%;预计全年国产工业机器人销售总量将超过1.2万台,同比增长25%左右……2014年的国产工业机器人市场“火得发烫”。

在产业政策的激励和市场需求的带动下,机器人领军企业产业化能力不断提升,越来越多的新企业也积极投身于机器人产业当中,一个个与机器人有关的故事就这样发生了……

2014 年,工业机器人被来自全世界的喧嚣议论包围着。无论谁谈到第三次工业革命和工业4.0,就不得不说机器人;无论谁提及先进制造和新科技革命,也都会说到机 器人。其中,中国机器人的话题又成了最大的焦点。这是因为,工业机器人在中国市场总销量已经占到全球销量的五分之一,超过日本,成为全球第一大工业机器人 市场。

当机器人在中国各家企业生产一线忙得热火朝天时,中国敏锐的“创新”神经再次被触动。在政府部门,在科研院所,在企业一线,正发生着很多振奋的故事。所有故事中,有一个共同的声音,这就是——奔跑吧,机器人!

机器人
第16届中国国际工业博览会上,一组工业机器人在进行操作演示。

机器人
北京科博会上展示的智能机器人

从机器蛇到大飞机

一条机器蛇与邢登鹏“对视”着。

这一幕发生在5年前卡内基梅隆大学机器人所组织的一次展览上。与其说展览,不如说是一场高级机器人的“聚会”,各种想得到和想不到的机器人在快门声中出尽了风头。

“你 能叫它爬到我的腿上吗?”邢登鹏说。“当然!”这条“蛇”顺着他的裤腿向上爬。邢登鹏用所有“专业”神经去感受它:对裤子没有很大抓力,“蛇”身上的各个 环节运动流畅。这让当时在这所全美第一的机器人所访问学习的邢登鹏大开眼界,再想想国内技术与之相比的差距,心里万分着急。

5年过去了。如今,邢登鹏已经是中国科学院自动化研究所副研究员。他和同事吴保林、李海鹏等手上最新的任务,就是攻关一种高级工业机器人:复合材料铺丝机。

飞 机机翼多是特殊材料制成且形状不规则,需要有特殊的装备将材料一层层铺上才能成型。这个装备就是铺丝机,法国、西班牙做得最好,但技术长期被国外封锁,我 国企业要用,至少得掏上千万元,当然,还得在别人愿意卖的前提下。为此,中科院自动化所研究团队去年开始就瞄准了这块硬骨头,立项攻关。

这 个铺丝机难就难在,它要在机械臂的前端安装附加设备,让机器人能在运动中完成铺料、加热、塑状成型,比一般的搬运、焊接复杂得多。前端设备怎么做、运动控 制怎么弄,都是大难题。所以,目前国外都没有几家能做出来。但是,这个高级机器人一旦诞生,不仅能推动国产大飞机制造,还能被应用于很多跟复合材料相关的 制造业,势必让我国工业机器人的水平再进一步。

同时,这个铺丝机项目还很接地气,已经跟天津市东丽区联合成立了研究院,一旦研制成功,将成立公司进行产业化运作。5年前被国外机器人触动的邢登鹏,如今正和同事们憋着劲要做出触动国外的成果。

机 器人,大概由本体、传感系统、执行系统、控制系统组成。如果非要跟人对应,本体相当于躯干,传感系统如同眼睛、皮肤,执行系统则是关节、肌肉,控制系统是 大脑。在邢登鹏看来,我国机器人正努力从“躯干”走向“大脑”。“在这个过程中,我们关键部件要跟上、要向智能化发展、要瞄准高端前沿装备,整个产业环境 和研究氛围也必须把软件提高到跟硬件一样的重视程度。”邢登鹏说。

重拾8年遗珠

与科研院所一样,企业也迈开大步“走向”机器人。

2014年的高润林变得更加繁忙,在陕西宝鸡总部厂区,这位在秦川机床干了28年的“老技术”要和同事们扛起一个大任务:工业机器人减速器研发。

减 速器,其实离百姓生活并不远。高档酒店的自动门、高铁车厢里的自动门等都在用减速器这个增力设备。只是用到机器人身上的减速器对传动精度要求更高,误差要 控制在六十分之一度之内。只有这样,才能保证机器人重复劳动时的精度。这个“精致”部件长期依赖进口,不仅让我国机器人企业成本增加,交货期也不能保证, 无法稳定生产。要解决这个问题,只能靠自主创新。

其实,秦川机床做减速器并不是心血来潮。高润林回忆说,早在上世纪90年代,大连交通大学就联合秦川承担了国家863项目“机器人用RV减速器”。之所以选择秦川,是因为生产这种减速器必须依靠精密齿轮制造技术,而这一技术正是磨齿机生产定点单位秦川机床的特长。

4年攻关,图纸终于变成了实物。可这个高投入、低产出的东西能卖给谁呢?市场在哪里?在当时的环境下,谁也看不清,秦川只能把精力先投在主营业务上。渐渐地,这个创新成果被束之高阁,而且一放就是8年。

这之后,中国工业机器人的装机量每年以超过20%的速度增长。市场的曙光扫除了迟疑。2009年,秦川决定重拾减速器研发,但是,早年先进的成果已被实现甚至超越,要达到领先水平,难度不亚于最初的攻关。

“减 速器的关键零件包括偏心轴、针齿壳、摆线轮、行星齿轮等,每一个部件都有很大的加工难度。”高润林说,倘若是一般部件,照着清单采购零件,用现成的设备就 能做。可这个新玩意,不仅要做出“蛋”——减速器产品,还要有“鸡”——能够批量稳定生产减速器的专用设备。好在秦川已有减速器研发基础以及在机床加工设 备上的优势,再加上市场发展的强烈紧迫感,让这第二次攻关能够大跨步推进。

提前谋划和付诸行动,让秦川的减速器项目在今年正式得到了国家科技重大专项支持。

目前,秦川机床生产的BX减速器在主要技术指标上已能媲美国际同类产品,明年将具备6万套至9万套的生产能力。“产品一旦批量入市,对国内机器人减速器市场,包括产品的价格走向,都将产生重要影响。”高润林说。

系列化、高精度、低成本,这是秦川机床董事长龙兴元对减速器研发的要求。“我是学机械工程出身,许多事都习惯做好了再说。”龙兴元习惯了低调,但也坚信,秦川的关键元件将助推中国机器人迅速产业化。

“机器人”之问

刘进长,科技部高技术研究发展中心研究员。他从20多年前就开始追踪研究我国的机器人发展,担任过国家863计划机器人技术主题办公室成员,对我国“机器人圈”知根知底。2014年,刘进长发现,更多的人开始好奇地,甚至迫不及待地询问他关于机器人的那些事儿。

“很多人会问,我国机器人企业的总体水平到底怎样。”刘进长说。新松、博实、广州数控、埃夫特、埃斯顿……刘进长近些年走遍了我国这些机器人企业,他几乎是“盯”着他们长大。“有声有色。”这是刘进长对这些企业的总体评价。

“有声有色”,这个词适度而客观。2013年,国内企业在我国销售工业机器人的总量超过9500台,虽然数量暂时还未超过国外企业,但超过65%的增长幅度足以显示强劲的发展势头。

“这些企业面向市场需求,锤炼市场适应能力,靠自己的努力在国家一系列支持下实现了快步发展。”刘进长说。

当然,也有人把“机器人产能过剩”的“犀利”话题抛给刘进长。“现在机器人产业蓬勃发展,很多上市公司在通过并购、投资等方式进入机器人产业,国外巨头也纷纷将生产基地设在中国,这些因素进一步催化了机器人产量的增加。”他回答得很从容,“但是,说产能过剩为时尚早!”

刘 进长在调研中发现,不断有新的应用领域在开拓,比如生产卫浴用品的企业就用上了机器人,广东越来越多的电子企业也在生产线上逐步加大了机器人应用。“随着 技术进步,机器人会在医疗、服务、危险作业、星球探测、海洋探测、军事等领域得到更加广泛的应用。”刘进长说,“迄今我还没有看见和听说哪家机器人厂有卖 不出去的货。”

也有人关心机器人产业最终的竞争点。“人!”刘进长斩钉截铁,“没有人保障不了创新,没有创新怎么去生产更好 的机器人。”现在,我国已建立了一批相关的国家级研发基地,为机器人产业培育人才。同时,也举办了一些机器人比赛,供学生动手创新,机器人课也已列入学生 选修课程。“一个新的素质教育平台正在形成。”刘进长说。

“抢饭碗”的担忧

一片漆黑中,机器人在生产线上有条不紊地生产着洗衣机。这一幕早已真实地发生在海尔集团的生产车间里。以前这个车间有108个人,现在全被机器人替代。海尔在全球20多个工业园的产值每年都在递增,但他们工人的数量却在逐年减少。

“如 果你今天不减少一些人,明天企业就不存在了。”海尔首席执行官张瑞敏在今年的一次公开演讲中语气沉重。他说,美国通用电气将大量热水器、洗衣机代工业务回 迁到路易斯维尔,还发表了一篇文章,说在美国代工的产品比在中国代工成本下降20%以上。文章题目触目惊心:“让中国制造一边去吧”。

与 海尔一样,机器人已经从我国众多企业的“备选”变为“必选”。也正因为这样,人们开始向机器人投去警惕的目光:它会跟我们“抢饭碗”吗?当然,这种担忧不 只出现在中国。欧盟委员会的一项调查发现,70%多的受访者担心机器人会把自己的饭碗抢走。专家学者们因此启动了多项科学研究,结果却是:一个工业机器人 可以创造3.6个工作岗位。未来8年,机器人可以直接或间接创造200多万个就业岗位。

“这并不难理解。”刘进长说,机器人 毕竟要经过人的设计,也需要持续性的跟踪维护,这个过程中会培育出很多新的职业。而且,如果把工作分成3个层次:腿和手、笑脸和嘴、脑和思想,机器人只停 留在前2个层面。这就意味着,将有更多的人从枯燥繁重的工作中解放出来,做自己真正喜欢做的事,创造更多新的工作岗位。

“很多事情,不要还没有开始做,就已经害怕了,这样是不可能成功的,我们必须敢于站在浪尖上闯。”刘进长说。

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