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机器人与物联网:未来制造业的核心

发布时间:2016-07-12 13:40:00点击:


  机器人与物联网:未来制造业的核心——2016年汉诺威工业博览会精华荟萃




  ▲西门子公司展示的用于汽车制造的X射线显示技术。它可以优化产品设计,减少样车数量,减少车辆的研发成本和时间。宝马、奔驰等汽车厂商已经开始应用这套系统开发新车。汽车工程师利用虚拟现实方法,可以随时掌握汽车部件和整车在设计、研发和制造过程中的真实形状。




  ▲德国软件公司SAP在工博会上展示的“工业4.0”智能制造项目,通过SAP提供的智能制造解决方案,将信息管理系统、流水线、机器人、设备、产品、监控等所有生产相关流程互联整合成一个完整的智能生产网络,来满足多批次、小批量、个性化智能生产。图中显示屏就是SAP的数字化操控平台,所用的机器人是史陶比尔公司生产的高速专业分拣机器人。



  ▲德国IBG公司展出的汽车自动化安装机器人项目。这个创新的电动车辆开发和关联的“iProcell”技术,曾入围2015年德国经济创新奖。“iProcell”技术称为智能车辆总装细胞技术,利用汽车自动化安装机器人,通过3D摄像机测量车辆部件安装位置,然后将数据传送给机器人,进行众多部件的精确安装,可以大大提高生产效率和工艺精度。



  ▲ABB公司展示的“物联网、服务和人”(IoTSP)集成概念。ABB通过这一新的数字化模式生产电机,能节约70%的生产时间,降低10%的能耗,大大提高生产效率。IoTSP模式尤其适用于中小企业。图中右边的机器人YuMi号称世界上第一个真正的协作双臂机器人,专门适用于精密制造,处理一些仅为几百克重的零件,如手表的精密部件和手机、平板电脑及台式电脑零件等。



  ▲瑞士汽车制造商Rinspeed公司研发的“Etos”概念车。其中应用了总部位于德国的家族企业浩亭技术集团(HARTING Technology Group)研发的智能微型计算模块MICA,应用这项技术可对车辆排放和状态进行监控。Rinspeed的“Etos”概念车也因这项技术在今年的日内瓦汽车展上大放异彩。浩亭技术集团为此入选本届汉诺威工业博览会工业技术创新奖(HERMES AWARD)。




  ▲德国博世公司开发的巴克斯特智能机器人。它不需传统的程序编入,也不需要隔离罩和特殊保护,在触碰到人体或遇到障碍物时会自动停止工作,具有自我适应环境变化的功能,适合紧凑和移动空间作业。巴克斯特智能机器人动作非常精确,可以通过无线网络连接直接和人一起工作,轻松地集成到自动化生产线上。图中的这台巴克斯特智能机器人在替代人操作咖啡机,给观众递送咖啡。



  ▲德国库卡公司展出的七轴联动机器人。它具有非常灵活柔性的手臂,每个运动关节有六个传感器,可以在非常狭小的空间内做高难度动作,适合精密制造领域,尤其是航空航天的零部件安装。库卡提出“为工业4.0而预备”的设计思路,最新的库卡机器人有多种外部通信端口和一个开放的、模块化的编程环境,可以实现和外部系统连接以及机械控制系统操作上的便捷。



  ▲大众汽车公司展示的未来汽车部件数字化设计和生产操作平台,利用虚拟现实技术、3D打印技术为用户量身定制车辆。用户可以戴上Oculus Rift虚拟现实显示器,提前看到自己所需车辆的真实形状。图中显示屏上左边部分是虚拟设计,右边部分是真实部件。



  ▲在本届汉诺威工业博览会上,美国微软公司和英国罗尔斯·罗伊斯公司宣布合作,微软将为罗·罗提供Azure物联网套件和柯塔娜智能套件,并集成到其整体服务解决方案,以扩展其数字功能,实现航空发动机智能化。微软提供的套件可收集航空发动机的安全运行数据、空中交通管制信息、航空线路和燃料使用数据,从而可以监测操作异常和进行智能反馈。



  ▲德国库卡公司展示的“咖啡4.0”项目。它形象地描述介绍了物联网世界人与机器、机器与机器的关系。客户只要用手机扫描杯子底下QR密码,输入想要的咖啡类型,数据就能无线传输到系统云计算平台,信息自动处理后传输给机器人和咖啡机,机器人将杯子送到咖啡机并自动注入所选择的咖啡,然后送到客户手中。所有的操作由机器自动完成,不需要人动手。这是一个典型的“工业4.0”时代量身定制的生产和服务模式,该模式可以应用在消费服务领域,也可以应用在产品制造和车辆交通领域。

   2016年汉诺威工业博览会日前隆重开幕,共有来自75个国家和地区的5200多家展商参展。本届展会的主题为“融合的工业——发现解决方案”,重点聚焦工厂与能源系统数字化解决方案,展示了百余项“工业4.0”的实际应用。

  美国首次作为主宾国参加汉诺威工业博览会,美国总统奥巴马与德国总理默克尔亲临展览会现场参观。来自中国的参展企业约650家,仅次于东道主德国。奥巴马在开幕式致辞中表示,美国将继续发挥创新精神,希望加强与德国及欧盟的合作,并促成签订“跨大西洋自由贸易协议”。默克尔在开幕式上讲话表示,制造业是德国经济的引擎,德国乐于竞争并在竞争中取胜。


  本届汉诺威工业博览会吸引参观者眼球的,依然是各种工业机器人和智能机器人应用。以德国库卡、日本发那科等为代表的国际机器人龙头企业开发的各种智能机器人系统,利用大数据、云计算、无线通讯等信息化通讯平台,已能实现人与机器、机器与机器的实时互动,并具有自我适应环境的能力,可以进行复杂的操作,形成真正意义上的智能化生产和智能工厂。


  中国目前已经是全球最大的机器人需求市场,中国政府正在推动“中国制造2025”战略与德国“工业4.0”战略对接,并大力发展机器人产业。广东顺德一批机器人企业首次在汉诺威工博会上登台亮相,民营资本也开始进入机器人产业。但总的来说,中国机器人产业与德国、日本相比还相差甚远,非常期待中国在机器人产业诞生另一个“华为”。


  虽然中国机器人产业呈井喷式增长,但大多是近几年成立的新企,缺乏自主创新技术,良莠不齐,同类同质现象严重。全国已经建有30多个机器人产业园区,但不少机器人产业园尚属于无足够技术人员、无产品和市场需求、借政策圈地、低水平重复建设项目。德国库卡公司和博世公司专家在接受科技日报记者采访时均表示,中国机器人企业需要沉下心来加强研发,不能热衷于炒作概念和照搬照抄国外技术,政府应更多地鼓励创新和创造公平竞争的环境。

  专家介绍,德国机器人企业各有各的特色,在人机交互、共同操作、安全机制、软件机器人、特种机器人,特别是以数据驱动为特色的智能技术应用等方面,投入大量研发力量,逐步向以云机器人为代表的软件机器人发展,并不断提出新的机器人理念。而中国除了少数企业外,大多数还处于无技术创新、国外技术拿来即用的“跟风”状态。中国机器人企业在核心技术、核心部件、感知系统、关键应用工艺上都很欠缺。


  机器人产业是德国政府着力推动的“工业4.0”战略所涉及的重点领域,德国已把更多的投入放在智能设备、智能交通、智能工厂的开发。因为德国人深知,制造业是所有工业的基础和核心,没有先进制造业,就没有先进设备,就谈不上有先进的生产和产品。制造业是德国经济的灵魂,从本届展会上不难发现,德国智能机器人和“工业4.0”理念已经广泛渗入到机械、汽车、能源、化工等各个领域,德国工业正在酝酿着从量变到质变的新飞跃。


  采访中,德国专家认为,“工业4.0”并非是解决中国产业结构升级和产能过剩的唯一法宝。德国“工业4.0”也只是刚刚开始,虽然有西门子、库卡这样的少数大型企业已经跟上了“工业4.0”的步伐,但大多数德国中小企业离此目标还相当远。在推动“中国制造2025”和德国“工业4.0”战略对接中,不能操之过急,更不能“一哄而上”。