機(jī)器人被譽(yù)為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，是衡量國家創(chuàng)新能力和產(chǎn)業(yè)競爭力的關(guān)鍵標(biāo)志，也是全球新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命的核心驅(qū)動(dòng)力。當(dāng)前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，深刻變革著人類生產(chǎn)生活方式，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能。

盡管人形機(jī)器人憑借科幻形象備受矚目，但在制造業(yè)智能化轉(zhuǎn)型的浪潮中，工業(yè)機(jī)器人仍是不可或缺的核心力量。

智能制造工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用

（一）政策

中國在推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的過程中，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展相對(duì)較為成熟，政策支持體系也較為完善。

工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的政府主管部門包括國家工業(yè)和信息化部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部等，所屬技術(shù)相關(guān)的自律性組織包括中國機(jī)械通用零部件工業(yè)協(xié)會(huì)及中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)機(jī)器人分會(huì)（原中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）。主要職責(zé)如下：

工業(yè)機(jī)器人行業(yè)相關(guān)部門及主要職責(zé)：

來源：MIR《2024 年全球協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》

目前，中國工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)滲透到各個(gè)產(chǎn)業(yè)，政府及相關(guān)部門陸續(xù)出臺(tái)了一系列政策及規(guī)范性文件，融入智能制造、人工智能、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等國家戰(zhàn)略，為中國機(jī)器人行業(yè)提供了良好的政策環(huán)境。具體的文件如下:

表： 2021-2024年中國工業(yè)機(jī)器人相關(guān)政策

制表：制造前沿

（二）工業(yè)機(jī)器人作業(yè)類型

1、智能視覺檢測

采用"手眼協(xié)同"方式，通過末端相機(jī)與深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)工件表面缺陷檢測。三維視覺檢測已從傳統(tǒng)三坐標(biāo)測量升級(jí)為光學(xué)非接觸式測量，但大尺寸、復(fù)雜結(jié)構(gòu)表面檢測仍存在精度不足問題。

在深圳某手機(jī)代工廠的SMT產(chǎn)線上，300臺(tái)搭載YOLOv7算法的檢測機(jī)器人正以每秒15幀的速度掃描電路板。某型號(hào)手機(jī)中框檢測工序中，系統(tǒng)通過6000張缺陷樣本訓(xùn)練，將漏檢率控制在0.05%以下——這相當(dāng)于每2000塊中框僅允許1塊瑕疵品流出。但當(dāng)遇到曲面玻璃背板檢測時(shí)，0.3mm深的劃痕仍需人工復(fù)檢，工程師正嘗試用激光散斑投影技術(shù)突破這一瓶頸。

2、高效磨拋

機(jī)器人磨拋系統(tǒng)通過恒力控制實(shí)現(xiàn)高精度重復(fù)作業(yè)，但受限于剛性不足與臂展限制，全表面打磨仍依賴人工路徑規(guī)劃，缺乏高效算法支持。

沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠的七軸聯(lián)動(dòng)磨拋機(jī)器人，正在給某型渦扇葉片做"美容"。通過恒力控制技術(shù)，機(jī)器人能保持0.01mm的型面精度，但處理葉片邊緣0.5mm的倒角時(shí)，仍需工程師手動(dòng)調(diào)整路徑參數(shù)。有趣的是，這臺(tái)機(jī)器人每天要消耗相當(dāng)于3個(gè)工人的咖啡量——不是因?yàn)樗枰菹ⅲ呛懔ρb置產(chǎn)生的熱量需要冷卻系統(tǒng)持續(xù)工作。

3、柔性精密裝配

當(dāng)前以單軸孔裝配為主，復(fù)雜力交互場景下協(xié)同作業(yè)能力不足，異形零部件裝配仍需人工干預(yù)。

在吉利汽車杭州灣變速箱工廠，雙目視覺系統(tǒng)正引導(dǎo)機(jī)器人完成齒輪軸孔裝配。這套系統(tǒng)能識(shí)別0.01mm的孔位偏差，裝配成功率達(dá)99.7%。但當(dāng)遇到0.02mm過盈量的精密裝配時(shí)，機(jī)器人需要像跳華爾茲般反復(fù)調(diào)整3-5次才能完成，效率比老師傅慢20%。工程師戲稱這是"機(jī)器人版的強(qiáng)迫癥"。

4、工件抓取轉(zhuǎn)運(yùn)

基于視覺的動(dòng)態(tài)路徑規(guī)劃已實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)避障，但多機(jī)器人協(xié)同抓取時(shí)因位置偏差導(dǎo)致的形變控制仍是難題。

菜鳥網(wǎng)絡(luò)嘉興倉的移動(dòng)機(jī)器人集群，正在演示多機(jī)協(xié)同抓取的絕活。當(dāng)遇到堆疊混亂的紙箱時(shí)，領(lǐng)航機(jī)器人會(huì)先"掃"一遍貨架，用SLAM技術(shù)繪制3D地圖，再指揮同伴從不同角度包抄。但當(dāng)10臺(tái)機(jī)器人同時(shí)作業(yè)時(shí)，貨架0.5mm的形變會(huì)導(dǎo)致抓取失敗，這個(gè)精度剛好是人工搬運(yùn)不會(huì)在意的"安全余量"。

（三）工業(yè)機(jī)器人制造場景

航空航天：多機(jī)器人協(xié)同裝配系統(tǒng)提升機(jī)身段對(duì)接效率30%，但復(fù)雜曲面部件的自動(dòng)化裝配仍處驗(yàn)證階段。

海洋船舶：移動(dòng)噴涂系統(tǒng)研發(fā)中，焊接自動(dòng)化率有待提高，非連續(xù)焊縫跟蹤技術(shù)需突破。

軌道交通：白車身打磨仍以人工作業(yè)為主，機(jī)器人換電方案在動(dòng)力電池領(lǐng)域率先應(yīng)用。

電子信息：視覺檢測分揀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)秒級(jí)檢測，但微小元件裝配精度受限于末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)。

審核編輯 黃宇