一臺電腦輸出命令，旁邊的大手臂就開始工作了，那是一個機械臂，彎曲的時候有一米多高，前端有兩個攝像頭，那是它的眼睛。它伸出手，湊上去看了看，找到要卸載的部件的位置，用手旋轉(zhuǎn)下來，再放到指定的位置。
這是一部工業(yè)機器人，剛才模擬的操作是對放射源的裝卸。這部機器人不久將裝石油測井儀器到鉆井平臺去工作，替代之前由人工完成的裝卸放射源這項危險的工作。
特種機器人奧秘多
這款機器人，中國航天科工集團北京自動化控制設備研究所的工程師們管它叫FAA-05K，是中國自主研發(fā)的首臺裝卸放射源機器人，由機械臂系統(tǒng)、末端操作器、定位與回轉(zhuǎn)裝置、視覺反饋裝置和操作臺等組成，可以滿足在2.5米長、2.5米寬空間內(nèi)靈活作業(yè)的要求，采用圖像識別與末端隨動綜合控制技術(shù)的產(chǎn)品，能夠**完成放射源的安裝過程，而且，經(jīng)過精心設計的靈巧末端夾持器可以確保夾持可靠，也不會對放射源造成損傷。
研制人員呂翀介紹：“裝卸源機器人是我們應中海油田服務股份有限公司的需求開發(fā)的一款特種機器人，能夠滿足測井儀探測放射源裝卸過程無人化的使用需求，避免了對操作人員的健康損害。”
這個看起來簡單的手臂，卻是航天技術(shù)的集成，在系統(tǒng)集成技術(shù)、自主控制技術(shù)、視覺定位系統(tǒng)、高功率密度電機、伺服驅(qū)動控制器等方面都有所關聯(lián)。
除了石油領域，在煤礦、電網(wǎng)等領域，特種機器人也有大顯身手的地方。面向**、偵察、排爆、電站巡檢、煤礦巷道探測等方向，開發(fā)了中、小型通用移動機器人產(chǎn)品，融合了航跡推算、路徑跟隨、自主避障等多項導航控制技術(shù)。
MGT-20K移動機器人就有這個本領，有履帶還有兩條輔助的手臂，一般遙控玩具車的大小，可適應沙灘、田野、瓦礫、街道等多種路面，具有較強的爬坡、越障能力，上面安裝了航姿系統(tǒng)、GPS、攝像機等多種傳感器，可用于日常巡檢，危險環(huán)境偵查、搜救和排爆等工作。
智能機器人研究室負責人張新華告訴筆者，移動類機器人的模塊化設計使其功能極富可塑性，可以快速實現(xiàn)與已有技術(shù)的融合，從而拓展應用領域。比如，將慣性導航定位功能加載在移動類機器人上，就能夠產(chǎn)生一種可以為煤礦坑道提供**位置信息的小型智能移動機器人，該產(chǎn)品一旦投入應用將為礦難的救援工作提供重要幫助，大大提升救援的準確度。在這個技術(shù)條件下，無人汽車也能成為現(xiàn)實，“技術(shù)上是完全有條件去做，就是成本問題。”據(jù)張新華介紹，單是核心系統(tǒng)的成本價就有七八十萬元人民幣。
替代人工不含糊
會繞線圈，能打螺絲，會點膠，能焊接……
七八臺小型機器人連接成了一個流水線的工作平臺，可以廣泛應用于電子部件生產(chǎn)、裝配、包裝等領域。“我所是國內(nèi)頭個實現(xiàn)小型工業(yè)機器人系列化的單位。”張新華說。今年已經(jīng)有一家外資公司定制了30臺產(chǎn)品，包括電路板焊錫、印制板點膠、螺釘裝配和印制板切割等類型機器人，用于空調(diào)、音響控制面板、電子智能鑰匙等汽車零部件的生產(chǎn)。
張新華和他的團隊開發(fā)這一系列小型工業(yè)機器人之前去不少工廠調(diào)研過，一排排生產(chǎn)線，年齡不大的工人每天重復地同一個簡單的動作，安個螺絲或者點個膠水，你甚至很難捕捉到他們臉上的表情。“這些機器人都能做，而且更熟練，廢品率會更低。”在樣品臺上，筆者看到了半徑大小不同的銅絲線圈，*細的一個比頭發(fā)絲還細，在一個半徑不足50毫米，長度不足1厘米的線圈上，它能分毫不差地完成900圈的纏繞。
這樣的小型工業(yè)機器人，每臺售價在25萬元人民幣，壽命在七八年左右，因為是模塊化設計，只要工廠的技術(shù)人員稍加培訓就能完成維護和修理。相同性能的機器人在日本的單臺售價約合人民幣50萬元，價格上的優(yōu)勢也確實吸引了一批想引入機器人進行生產(chǎn)的工廠，連年上漲的人力成本以及工業(yè)化生產(chǎn)帶來的用工社會問題，讓一些企業(yè)有了讓機器人進工廠的想法。“但是考慮到社會就業(yè)率問題，估計機器人在中小企業(yè)工廠的替代率不會太大。”張新華說，這些工廠引入機器人還都是試探性的態(tài)度。
現(xiàn)在的平臺還是傳統(tǒng)機器手臂的模樣，下一步要做出仿人上半身的形狀來，再加上兩只靈巧手，每只手至少有3個手指，這樣就能執(zhí)行更加復雜的工作任務。在研究室里，張新華還給記者演示了新研制出的可以同時進行兩項工作任務的雙軸機器人系統(tǒng)。
此外，還有一個可以自動碼垛的大家伙，它每分鐘可以碼30箱礦泉水，這個機器人是為一家礦泉水公司定制的，之前，這家公司一直用的是進口產(chǎn)品，而采用國產(chǎn)化的設備后，這一項就能讓用戶的機器人采購成本減半、日常應用成本降低60％以上。
這個大家伙由托盤供給裝置、滾筒輸送線、自動碼垛裝置等6大部分組成，可應用于食品、飲料和礦泉水生產(chǎn)線末端成品箱的搬運、碼垛，碼垛層數(shù)可達5～8層，能夠勝任不同規(guī)格產(chǎn)品的使用需求。
感覺系統(tǒng)將更豐富靈敏
全球來看，工業(yè)機器人的應用領域主要有汽車制造業(yè)、汽車零部件、電力電子工業(yè)、金屬加工業(yè)、塑料制品、飲料、食品等。目前中國市場上已有4．6萬臺工業(yè)機器人在服役，占全球總量的4.5％。2004年以來，中國工業(yè)機器人市場開始啟動，國內(nèi)需求強勁，新安裝量年均增長率高達37％。2009年中國工業(yè)機器人新安裝量受到金融危機的影響，下降了30％；2010年已強勁恢復，增長了54％；預計2011至2013年新安裝量年均增長率將達到31％。到2013年在中國服役的工業(yè)機器人將達到8.5萬臺。此外，2012年下半年起，以3D打印、智能機器人為代表的國家產(chǎn)業(yè)政策助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展，在國內(nèi)范圍內(nèi)出現(xiàn)爆發(fā)式增長。同時，各地機器人產(chǎn)業(yè)基地相繼開工，特別是上海、哈爾濱、重慶等地發(fā)展迅猛。
“工業(yè)機器人在技術(shù)和理念上，我們現(xiàn)在一點兒也不比國外差，但問題恰恰是在核心零部件的研發(fā)和制造上，這一塊，差距很大，還是基礎工業(yè)實力的問題。”張新華說，“目前，工業(yè)機器人技術(shù)已日趨成熟，重點在于工業(yè)機器人批量生產(chǎn)和建立產(chǎn)業(yè)鏈。工業(yè)機器人未來的發(fā)展方向，主要體現(xiàn)在新型智能制造機器人的**以及機器人集成應用技術(shù)的豐富和發(fā)展。”
在機械機構(gòu)方面，不同構(gòu)型和負載的各系列機器人產(chǎn)品研發(fā)，向模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展；機器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，應用視覺、力覺等傳感器的多信息融合的機器人系統(tǒng)也開始在裝配等領域發(fā)揮作用。
在標準化、輕巧型方面，主要注重提高運動速度和運動精度，減輕重量和減少安裝占用空間，工業(yè)機器人功能部件逐步趨于標準化和模塊組合化，以降低制造成本和提高可靠性。
在柔性化、智能化方面，在多品種、小批量生產(chǎn)的柔性制造自動化技術(shù)中，特別是應用機器人的自動裝配技術(shù)中，要求工業(yè)機器人對外部環(huán)境和對象物體有自適應能力，即具有較高的智能和更多功能，機器人的智能化是指機器人具有感覺、知覺等，即有很強的檢測功能和判斷功能。而機器人柔性化是指其操作執(zhí)行任務時，能夠根據(jù)任務不同，快速調(diào)整機器人組合，并調(diào)整末端執(zhí)行器完成各種各樣的任務。
工業(yè)機器人小檔案
工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領行動。
1954年,美國戴沃爾*早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了**。該**的要點是借助伺服技術(shù)控制機器人的關節(jié)，利用人手對機器人進行動作示教，機器人能實現(xiàn)動作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機器人。現(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1959年UNIMATION公司的**臺工業(yè)機器人在美國誕生，開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀元。
我國工業(yè)機器人起步于上世紀70年代，90年代初起加速發(fā)展，先后研制出了點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應用工程，形成了一批機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎。
