更聪明、人机协作、数字化，IFR发布2020年工业机器人的三大热门趋势解读
2020-2-24 来源：中国机器人网 作者：-
2020年1月20日-最新的《世界机器人技术》报告显示，全球工厂中有超过240万台工业机器人在运行，全球销售总额达到了165亿美元的新记录。IFR预计，从2020年到2022年，将在全球工厂安装近200万台新的工业机器人，新技术的发展将使公司能够响应不断变化的需求。
同时，国际机器人联合会（IFR）秘书长Susanne Bieller博士说：“智能机器人和自动化技术对于应对新的消费趋势，对产品种类的需求或贸易壁垒带来的挑战至关重要。新的技术解决方案为提高生产灵活性铺平了道路。”
可以预见的是，全球机器人步入机器人3.0时代，物联网、机器人和AI三者融合碰撞将推动前所未有的全球跨行业领域的合作。在此前，IDC《人工智能时代的机器人3.0新生态》白皮书指出，全球机器人的发展已经步入机器人3.0时代，宏观经济层面，中国5-8%的GDP将由机器人拉动和促进。IDC全球机器人及亚太制造业研究总监张敬兵博士指出：“机器人3.0以互联互通、虚实一体、软件定义、人机融合为核心特征”。由人工智能技术发展带动的机器人互联互通将把人从繁琐的工作中解脱出来，成为提高各行业产出效率的刚需。
工业和信息化部2019-2021年财政专项《我国机器人产业发展水平评估体系构建与智能机器人产业链增长点研究》阶段性研究成果中也曾指出，因为传统的机器人不具备智能化的功能，仅能够完成一般化的编程和操作，因此只能够用于简单场景中。赋予机器人智能的关键点之一在于使机器人能够有效地感知外界的环境，并以此做出自主化的反应。在计算机视觉的帮助下，机器人可以识别周围空间的详细信息，从而对自身的速度、位臵、姿态等做出调整，最终完成复杂的工作任务。智能机器人涉及到了6大关键技术，其中导航与定位、路径规划、机器人视觉、智能控制等技术均涉及到了计算机视觉技术。从中可见，计算机视觉对于智能自主化机器人有重要意义。
在全球智能机器人产业发展迅速背景下，我国智能机器人市场渗透率低，仅为1%。为推进智能机器人产业发展，政府推出多项政策为智能服务机器制定详细发展规划。2017年工信部在《促进新一代人工智能产业发展三年行动计划（2018-2020年）》提出：到2020年，我国智能家庭服务机器人、智能公共服务机器人实现批量生产及应用。以国家政策为依托，智能服务机器人预计将迸发较大产能，据中国电子学会预测，预计2020年中国服务类机器人市场将达40亿美元。
IFR的最新趋势预测也表明了这一趋势，IRF分析认为，未来几年，简化、协作和数字化将是机器人领域的三个关键驱动力。
（电子行业装配线上的机器人 abb）
趋势一：机器人变得更聪明
机器人的编程和安装将变得更加容易。通过数字传感器与智能软件相结合，可以采用直观的教学方法，即所谓的“演示编程”。机器人手臂要执行的任务首先由人来执行，他实际上是抓住了机器人手臂并通过手动引导机器人运动。然后通过软件将该运动轨迹转换为机械臂的数字程序。将来，机器学习工具将进一步使机器人能够通过反复试验或视频演示来学习并自我优化其运动轨迹。
聪明这一需求也使得工业机器人更小、更轻、更灵活。当前，工业机器人的应用场景愈加广泛，苛刻的生产环境对机器人的体积、重量、灵活度等提出了更高的要求。
与此同时，随着研发水平不断提升、工艺设计不断创新，以及新材料相继投入使用，聪明的工业机器人必然正向着小型化、轻型化、柔性化的方向发展，类人精细化操作能力不断增强。例如日本SMC致力于为机器人研制高品质的末端执行器，研发的新型汽缸体积缩小了40%以上，质量最高减轻了69%，耗气量最高减少了29%。日本爱普生首款新型折叠手臂六轴机器人N2，可在现有同级别机械臂60%的工位空间内完成灵活操作；折叠手臂六轴机器人N6采用内部走线设计，其折叠手臂可自然进入高层设备、机器、架子等狭窄空间；T3紧凑型scara机器人将控制器内置，避免了在设置和维护过程中进行复杂的布线，大大提高了成本效率并保持较低的总运行成本。德国费斯托（Festo）的新型全气动驱动机械臂，将刚性的“抓取”转变为柔性的“围取”，能完成灵活抓取不同大小部件的任务。
趋势二：机器人与工人的协作
人机协作是机器人技术的另一个重要趋势。随着机器人易用性、稳定性以及智能水平的不断提升，机器人的应用领域逐渐由搬运、焊接、装配等操作型任务向加工型任务拓展，人机协作正在成为工业机器人研发的重要方向。传统工业机器人必须远离人类，在保护围栏或者其他屏障之后，以避免人类受到伤害，这极大的限制了工业机器人的应用效果。
机器人应当具备与人类协同工作的能力，现代机器人系统便能够适应快速变化的环境。机器人制造商提供的协作应用程序范围也在不断扩大。当前，共享工作区类型的应用程序是最常见的。机器人和工人彼此并存，依次完成任务。
人机协作将人的认知能力与机器人的效率结合在一起，从而使人可以安全、简便的进行使用。例如，瑞士ABB的双臂人机协作机器人YuMi可与工人一起协同工作，在感知到人的触碰后，会立刻放慢速度，最终停止运动。德国库卡（kuka）的协作机器人LBR iiwa可以以每秒10毫米或50毫米的速度抵近物体，并在遇到阻碍后立刻停止运动。优傲e-Series协作式机器人可设定机械臂保护性停止的停止时间和停止距，并内置力传感器提高精度和灵敏度，满足更多应用场景的需求。
但目前更具有挑战性的是人与机器人在同一时间同时工作。很多机器人研发团队正在致力于使机器人能够进行实时响应，就像两个人工协作一样，研发团队希望他们根据环境的变化调整动作，从而实现真正的响应式协作。这些解决方案包括语音、手势和对人类动作意图的识别。借助当今的技术，人机协作对于各种规模和行业的公司都具有巨大的潜力。
趋势三：机器人走向数字化
工业机器人是数字化和网络化生产的核心组件。因此对于他们而言，无论制造商是哪家，能够彼此通信就显得尤为重要。由德国机械制造联合会VDMA和OPC基金会联合工作组开发的“ OPC机器人技术规范”定义了工业机器人的标准化通用接口，并使工业机器人能够连接到工业物联网。
机器人的数字连接性（例如云技术）将促成新业务模式的发展。例如，机器人租赁（称为“机器人即服务”）的业务模式，将特别适用于资金、人力匮乏但想增加效益的小型企业。
可以想象，随着新一代信息技术与制造业进一步加速融合，制造业愈加显着地表现出网络化、智能化、数字化的前沿发展趋势，机器人龙头企业纷纷落子工业互联网，例如，库卡机器人可与基于云技术的库卡Connect相连，实现机器人与设备的联网，实时查看和分析工业机器人的运行状态，减少系统停机时间、进行预测性维护等，并通过大数据分析持续提高生产率、质量和灵活性。ABB推出ABB Ability工业云平台，并与华为展开合作联合研发机器人端到端的数字解决方案，实现机器人远程监控、配置和大数据应用，进一步提升生产效率和节约成本。
这些趋势导致，很多重点企业也必然聚焦智能工厂解决方案。当前，全球制造业格局面临重大调整，智能工厂作为工业智能化发展的重要实践模式，已经引发行业的广泛关注。例如，发那科（fanuc）设立Fanuc Intelligent Edge Link and Drive（FIELD）平台，能实现自动化系统中的机床、机器人、周边设备及传感器的连接并进行数据分析，提高生产过程中的生产质量、效率、灵活度以及设备的可靠性。三菱电机打造的智能工厂e-F@ctory，强调“人、机器和IT协同”，可以根据数量、品种、交货期等指标的变更，灵活调整生产节奏，削减企业总成本以达到推动高端制造和提高企业价值的效果。安川电机推出i3-Mechatronics概念，其中 i3指的是integrated（集成）、intelligent（智能）、innovative（革新），安川电机试图通过对自身机器人、电机等自动化零件组合和集成控制，实现更智能的制造解决方案。
2020年后必然是这些新趋势爆发最激烈的年代，让我们拭目以待！
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