多臂協(xié)作機器人助力制造進入“分享經(jīng)濟”時代

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進步。將機器人與工業(yè)VR或3D打印等高科技產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，并按照不同專業(yè)進行分工，研發(fā)出多臂協(xié)作機器人，已經(jīng)成為機器人行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。與此同時，多臂協(xié)作機器人不僅能夠提高各行各業(yè)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，還能夠帶來巨大的經(jīng)濟效益。這也是智能網(wǎng)絡(luò)時代下的一大突破，通過機器人與人類共享、共存，有利于幫助工業(yè)制造快速進入“分享經(jīng)濟”時代。

關(guān)鍵詞：多臂協(xié)作機器人;助力;制造;分享經(jīng)濟;時代

隨著經(jīng)濟全球化的不斷深入，國際間的競爭壓力也在不斷提高。網(wǎng)絡(luò)化制造水平已經(jīng)成為衡量一個國家綜合實力的重要標準?，F(xiàn)階段，我國正在落實“中國制造2025”計劃，想要盡快完成這一計劃，需要全國范圍內(nèi)的工業(yè)制造積極參與，共同實現(xiàn)智能制造這一目標。與此同時，智能制造離不開多臂機器人的支持和配合。因此，中國工業(yè)制造想要突破傳統(tǒng)制造模式，提高網(wǎng)絡(luò)化立體制造水平，就要大力發(fā)展工業(yè)機器人，使其占領(lǐng)世界范圍內(nèi)的工業(yè)制造市場，從而助力工業(yè)制造進入“分享經(jīng)濟”時代。

一、工業(yè)機器人的發(fā)展趨勢

工業(yè)機器人是建立在先進科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種技術(shù)?，F(xiàn)如今，中國市場與工業(yè)機器人并肩而行的四大科技分別為：德國庫卡、如本發(fā)那科、安川電機以及瑞士ABB。當前，在科學(xué)技術(shù)不斷推動下，工業(yè)機器人也得到了進一步發(fā)展和完善，但是想要在工業(yè)制造市場中占據(jù)重要地位還有所欠缺。具體來說，現(xiàn)代工業(yè)制造中的機器人技術(shù)，智能化水平相對較低，能完全代替人工操作的機器人僅占30%左右。而其余70%的工業(yè)機器人在工業(yè)制造過程中只屬于一個控制器，也就是一個單一的工業(yè)機械臂，仍然需要通過人工設(shè)定才能夠完成各項制造任務(wù)。因此，想要工業(yè)機器人在中國工業(yè)制造中占據(jù)重要地位，并完全代替人力勞動，就要大力生產(chǎn)心靈手巧的多臂機器人。亨利·福特曾在二戰(zhàn)期間發(fā)明了流水線制造方式，這種制造方式能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率，同時將工作流程加以簡化。而在簡化過程中，需要通過物流鏈條進行支撐。由于傳統(tǒng)工業(yè)制造過程中，多通過人力勞動制造商品，人類需要通過手、眼、腦相互配合，才能夠保證產(chǎn)品滿足精度需求。因此，想要實現(xiàn)智能化制造，不僅需要利用機器人提高工業(yè)制造效率和制造水平，還要強化機器人的智慧和柔性，使其能夠滿足個性化制造需求，保證工業(yè)制造在效率、準確性、穩(wěn)定性等方面均高于人力勞動，而想要實現(xiàn)這一目標，就要發(fā)展心靈手巧的多臂機器人。

所謂“心靈”，主要是豐富機器人的邏輯思維和判斷能力，使其擁有與人類相似的智慧，從而能夠及時、準確的判斷事物和學(xué)習(xí)事物。所謂“手巧”，是指通過模擬人類手部活動，完善機器人的柔性活動。而人類在工業(yè)制造過程中所體現(xiàn)出的“手巧”，主要是結(jié)合人體感官以及制造經(jīng)驗形成的習(xí)慣或?qū)I(yè)能力，但是并非所有人工都能夠做到“手巧”。因此，發(fā)展心靈手巧的多臂機器人，其功能很可能會在實際工業(yè)制造中超過人力勞動。雙臂機器人就是心靈手巧機器人中的代表，它能夠像人類一樣完成制造任務(wù)。在機器人未來發(fā)展過程中，并非只局限于雙臂機器人，也可以模擬動物界多臂、多足動物，使其能夠豐富功能，實現(xiàn)一個機器同時完成多項工作的目標。

二、多臂機器人是智能化制造的一大突破

現(xiàn)如今，各行各業(yè)以及正度部門，均對機器人產(chǎn)生了濃厚的興趣和較高的期望，機器人技術(shù)也在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展下持續(xù)完善和優(yōu)化，并呈現(xiàn)出欣欣向榮的景象?？梢钥闯?，在市場強勢需求以及政府大力支持下，多臂機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景光明，中國作為科技大國，需要以智能制造為切入點，大力發(fā)展多臂機器人產(chǎn)業(yè)。使其充分發(fā)揮引擎作用，突破傳統(tǒng)制造業(yè)中存在的弊端之處。

多臂機器人是工業(yè)制造向智能化趨勢發(fā)展的引擎，也是智能化制造行業(yè)的一大突破。近年來，社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，社會群眾個性化需求越來越突出，定制、定做已經(jīng)成為社會發(fā)展的流行趨勢，僅憑規(guī)模化生產(chǎn)已經(jīng)無法充分滿足社會發(fā)展需求。而定制、定做費時費力，想要在滿足社會需求的基礎(chǔ)上提高制造效率和水平，就要大力發(fā)展多臂機器人。另外，僅實現(xiàn)機器人心靈手巧這一需求并不能充分滿足智能化制造需求。所以，在工業(yè)制造過程中，心靈手巧的機器人需要滿足以下需求：第一，多臂機器人能夠滿足智能終端執(zhí)行需求;第二，可以作為網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)絡(luò)控制器;第三，能夠?qū)崿F(xiàn)決策目標、提高服務(wù)能力。也就是說，心靈手巧的多臂機器人并非只是一個單獨的執(zhí)行者，而是一個智能化網(wǎng)絡(luò)控制器，并且與人類相似擁有智能化思維和柔性操作能力。

心靈手巧的機器人總共可以分為三個方面：第一層是類似人類小腦，能夠在接觸事務(wù)過程中做出及時判斷和執(zhí)行功能。也就是像人類接觸物體，物體通過身體觸摸傳到大腦，大腦能夠及時對物體做出反應(yīng)。機器人一旦實現(xiàn)這一目標，就能夠滿足智能化反饋需求。第二層為校正環(huán)境變化。也就是說人類和機器人在互動過程中，機器人通過分析人類視覺，捕捉到正確信息，從而校正環(huán)境。如此能夠滿足機器人自動化調(diào)節(jié)和控制這一目標。也就是說，將人類的智慧與機器人進行協(xié)調(diào)，使機器人在內(nèi)部形成循環(huán)，并將信息傳遞到自動線，有利于結(jié)合人類需求自動調(diào)整環(huán)境變化?，F(xiàn)階段，工業(yè)制造過程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用機器人，在實際生產(chǎn)中，需要通過人與機器人互動、機器人相互互動、自動線相互互動以及人與人相互互動完成產(chǎn)品加工、生產(chǎn)、裝備等工作。在這一過程中，底層的執(zhí)行職能以及中間的網(wǎng)絡(luò)智能加上互動網(wǎng)絡(luò)智能，能夠形成云制造平臺，使機器人在生產(chǎn)過程中達到最佳速度和控制需求，并將信號傳遞給網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)各部位，是智能化制造形成閉環(huán)。另外，工廠內(nèi)的機器人即使操作者，也可以作為車間領(lǐng)導(dǎo)層和管理層。人與機器人協(xié)同工作，才能夠?qū)崿F(xiàn)智能化工廠車間，只有保證二者協(xié)同，才能夠避免發(fā)生“撞車”現(xiàn)象，也就是說，在工業(yè)生產(chǎn)中，兩個車間互相交流，通過通訊實現(xiàn)工作內(nèi)容的分配。

心靈手巧的多臂機器人，是一種智能化、分布式的結(jié)構(gòu)，第一層能夠?qū)崿F(xiàn)自動化執(zhí)行需求，第二層能夠?qū)崿F(xiàn)自動化協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)功能，第三層是機器人群體交互功能。在各層次基礎(chǔ)上，多臂機器人能夠?qū)崿F(xiàn)高效、高質(zhì)量的制造水平。眾所周知，熊是一種智商較高的哺乳動物，一只熊的智力遠遠高于一只蜜蜂，然而，結(jié)合熊類居住的熊窩和蜜蜂的蜂巢可以看出，無論從結(jié)構(gòu)還是抵御能力來看，蜜蜂蜂巢的嚴密性都遠遠高于熊窩。這也直接反映出一個道理，就是群體智慧網(wǎng)絡(luò)，要遠遠超出個體智慧網(wǎng)絡(luò)。所以，在多臂機器人發(fā)展過程中，想要真正實現(xiàn)智能化制造，進入“分享經(jīng)濟”時代，就要打造群體智能化智慧網(wǎng)絡(luò)。

近年來，社會群眾個性化需求逐漸提升，網(wǎng)絡(luò)制造水平隨之崛起。上文提到，亨利·福特曾在二戰(zhàn)期間發(fā)明了流水線制造方式，在這種生產(chǎn)方式下，每個人都能作為制造單元，想要實現(xiàn)規(guī)模化制造目標，就要將物聯(lián)網(wǎng)與CPS網(wǎng)絡(luò)相連接，保證所有機器人在大網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下操作，從而使機器人能夠從個體發(fā)展為規(guī)?；w，這種生產(chǎn)方式不僅能夠?qū)崿F(xiàn)智能化目標，達到高效、高質(zhì)量、高水平這一需求，還能夠滿足社會群眾個性化需求。另外，這種制造具有網(wǎng)絡(luò)化特點，因此，網(wǎng)絡(luò)化成為我國實現(xiàn)“中國制造2025”計劃中的主要核心。在這一發(fā)展需求下，制造行業(yè)需要充分做到與時俱進。例如：西門子工廠，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)實體工業(yè)制造，還能夠滿足虛擬工業(yè)制造，將實體制造與虛擬工作聯(lián)系在一起，能夠形成CPS網(wǎng)絡(luò)，也就是從單體發(fā)展為群體，在這一網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，能夠?qū)崿F(xiàn)真正的智能化制造目標。

三、打造個性化制造的萬能平臺

萬能制造平臺是創(chuàng)客研發(fā)的一種新型制造平臺，該平臺也被稱為全方位柔性雙臂機器人制造平臺。具體來說，在工業(yè)制造過程中，雙臂機器人能夠通過雙手加工產(chǎn)品，并且一個平臺內(nèi)設(shè)置八個工位，八個工位可以同時加工產(chǎn)品。與此同時，該平臺還包括數(shù)據(jù)庫以及工具庫，在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中，想要制造什么東西，萬能制造平臺就可以生產(chǎn)什么東西，不僅能夠滿足個性化制造需求，還能夠提高制造水平和制造效率。因為其具有萬能性，所以被稱為萬能制造平臺。而萬能制造平臺的基本單元是什么，需要智能化制造深入研究和探析。通常來講，工業(yè)制造的核心技術(shù)主要是制造和焊接。這些單元可以看作制造瓶體的基本單元，使其形成智能化車間。通過萬能制造平臺，能夠結(jié)合客戶的智能化需求提供杜元華產(chǎn)品，并且實現(xiàn)現(xiàn)場制造的目標。不僅能夠添加客戶名字，還能夠顯示產(chǎn)品制造過程。對于大型制造企業(yè)而言，有利于實現(xiàn)智能化需求。例如：我國寧筆試智能制造產(chǎn)業(yè)，層為中國高鐵定制了一個全自動產(chǎn)品，在產(chǎn)品制造加工過程中，70%依靠手工制作，也就是通過人力勞動實現(xiàn)整體自動化。現(xiàn)階段，智能制造所研究的產(chǎn)品主要是移動物流平臺以及多臂機器人交互。通過交互能夠直接反映一個工作的過程。

亨利·福特通過汽車流水線的發(fā)明，為全世界工業(yè)制造創(chuàng)造了全新的生產(chǎn)模式，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類需要不斷與時俱進，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展多臂機器人，同時融合云大腦部分，使其形成全新的亨利·福特工業(yè)生產(chǎn)模式。這種生產(chǎn)模式不僅能夠應(yīng)用到工業(yè)制造中，也能夠應(yīng)用到社會服務(wù)中。然而，無論是生產(chǎn)還是服務(wù)，都離不開雙手，所以在機器人未來發(fā)展過程中，需要以增加機器人操作柔性為切入點。

結(jié)束語：

綜上所述，現(xiàn)如今我國機器人相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)得到了眾多突破，機器人的應(yīng)用范圍也逐漸廣泛，其中包括：工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療服務(wù)教學(xué)領(lǐng)域等多個方面。由機器人主導(dǎo)的發(fā)展智能化時代已經(jīng)悄然來臨。中國作為工業(yè)生產(chǎn)大國，在經(jīng)濟全球化不斷深入過程中，也要充分做到與時俱進，抓住全球機器人這一最具潛力的市場，大力發(fā)展多臂機器人，通過機器人與人類共享、共存，有利于幫助工業(yè)制造快速進入“分享經(jīng)濟”時代。

參考文獻：

[1]甘中學(xué).多臂協(xié)作機器人助推制造邁入“分享經(jīng)濟”時代[J].機器人產(chǎn)業(yè)，2016（06）.

[2]徐闖.協(xié)作機器人助力電子制造業(yè)智能轉(zhuǎn)型[J].現(xiàn)代制造，2016（27）：10-11.

作者簡介：楊春華（1971-），女，漢族，吉林省長春市人，吉林省經(jīng)濟管理干部學(xué)院，副教授。研究方向：工業(yè)機器人。