電氣工程師判斷工業機器人優劣的基本法則

　　隨著人口紅利逐步消失，我國已成為全球最大的工業機器人市場。根據工信部消息，到2020年，我國將形成較為完整的工業機器人產業體系，高端市場占有率達到45%以上。目前，中國工業機器人的使用主要集中在汽車工業和電子電氣工業、弧焊機器人、點焊機器人、搬運機器人等在生產中被大量采用。

　　下面我們將從技術角度，談談工業機器人當前的優劣勢。

　　1.通用性

　　工業機器人可編程，支持多自由度運動，因此應用較靈活。雖然不及人類，但相對于很多工業自動化常見的專機(專為一類工業應用或一家客戶定制的機電集成方案)，工業機器人還是靈活多了。工業應用改動不太大時，是可以通過機器人重新編程來滿足新的需求，而無需在硬件上再做大量投資。但相應的，它的相對不足會是效率。畢竟專機是為一個應用定制的，因此雖犧牲通用性但實現了效率優化，在產量這個客戶非常關心的指標上能完成地很好。

　　2.機電性能

　　工業機器人普遍能達到低于0.1毫米的運動精度(指重復運動到點精度)，抓取重達一噸的物體，伸展也可達三四米。這樣的性能雖不一定能輕易完成蘋果手機上一些“瘋狂”的加工要求，但對絕大部分的工業應用來說，是足以圓滿完成任務。隨著機器人的性能逐漸提升，以前一些不可能的任務也變得可行起來(如激光焊接或切割，曾需要專門的高精度設備來指導激光的走向，但隨著機器人精度的提升，現在也變得可依賴機器人本身的準確運動來代替了)。但相比傳統高端設備，如高精度數控機床，激光校準設備，或特殊環境(高溫或特低溫)設備等，工業機器人尚力不能及。

　　3.人機合作

　　傳統的工業機器人是關在籠子里工作的，因為它實在危險(想象一個抓著幾十或幾百公斤的家伙以四米每秒的速度甩著，誰也不想靠近吧)。主要原因是一般機器人，基于成本與技術的考慮，不會集成額外的傳感器去感知外部的特殊情況(如突然有人觸碰)，它只會“傻傻”得照著人類編好的程序日復一日的動著，除非有外部信號告訴它停止。所以常見的方案就是為機器人配備籠子，當籠子門打開時，機器人收到信號便自動暫停。對安全的考慮，自然給機器人集成帶來了很多額外的成本，籠子可能并不貴，但畢竟要為此仔細考慮產線排布，增加產線面積，改變人機合作方式等，從而影響生產效率。所以最近比較受關注的工業機器人都以能安全地和人一起工作“為榮”，如RethinkRobotics的Baxter，UniversalRobots的PR系列，以及很多傳統工業機器人巨頭(ABB，kuka，Yaskawa等)的半概念半成品的機器人。而從產業需求看來，已通過傳統工業機器人解決了對精度速度重量等自動化需求后，也的確是時候開始滿足人機安全合作了。

　　4.易用性

　　傳統機器人的工作本質就是不斷地走一個個的路徑點，同時接收或設置外圍的I/O信號(老和其他設置如夾具，輸送線等合作)。而指導機器人這么做得過程，就是機器人編程。幾乎每一家領先公司都有自家的編程語言和環境，從而需要機器人操作者參加學習培訓。當機器人適用范圍增廣后，這個成本開始顯現了。

　　這些廠商是有理由維護自家的編程環境的，一來工業機器人四十年前就開始規模化做了，那時還沒有什么面向對象等現在廣為熟知普遍認同的主流先進編程理念，二來萌芽階段自家技術難免會和競爭對手不同，維護一個編程方式也無可厚非，三來因為他們的大客戶往往也是傳統的工業大客戶，如大汽車廠商，這些客戶求穩，自然不希望你機器人過幾年就趕個熱潮變換編程方式，搞得他們還得扔掉幾十年的經驗，重新花大錢培訓學習。

　　當然在業界，大家早已思考編程可否做的直觀簡單些，但在傳統廠家中除了一次次地概念性的展示外(如利用外骨骼，3D圖像，虛擬現實，iPhone等等)，一直沒什么商業實用進展，以至于大家再聽到“簡易編程”等關鍵詞都想吐了。