人機協(xié)作走出護欄，智能制造全產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)已現(xiàn)雛形

參展規(guī)模和專業(yè)觀眾數(shù)量均創(chuàng)歷史新高的第20屆中國國際工業(yè)博覽會在國家會展中心（上海）圓滿落幕。本屆工博會共吸引境內外專業(yè)觀眾17.4萬人次，較去年同期增長3.6%。澎湃新聞（www.thepaper.cn）在本屆工博會上看到，人機協(xié)作、機器視覺識別、定制化柔性生產(chǎn)、 工業(yè)互聯(lián)成為關鍵詞。

隨著電子行業(yè)市場需求的快速增長，與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比個頭和載荷更小、精度更高的人機協(xié)作型機器人在本屆工博會上持續(xù)升溫、新品頗多。帶有機器視覺功能以實時檢測產(chǎn)品的合格率，成為此類機器人的標配。依靠壓力和電流感知，人機協(xié)作機器人可以在接觸到人類時自動停止工作，這令它們擺脫了傳統(tǒng)生產(chǎn)車間里用于人機隔離、保護工人的護欄，也不必再刷上醒目的色彩用于警示。小批量、個性化生產(chǎn)需求的涌現(xiàn)和擴大，令制造業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式與組織管理形式面臨新的變革。本屆工博會上，與未來數(shù)字化工廠有關的智能制造場景和應用正在成為可觸碰、可驗證的現(xiàn)實呈現(xiàn)，從虛擬仿真到智能制造工作站，再到工業(yè)數(shù)據(jù)的云端信息交流，一切都可以實現(xiàn)實時進行，最大程度縮短停機時間、提高生產(chǎn)效率。

人機共舞的工業(yè)機器人展館，是工博會最熱鬧的區(qū)域之一。各大機器人廠商紛紛把自家的招牌產(chǎn)品，乃至整條流水線頒上展臺，以顯示智能制造的力量。位于行業(yè)第一陣列、被稱為“機器人四大家族”的發(fā)那科（FANUC）、安川電機（Yaskawa）、ABB和庫卡（KUKA）是本屆工博會的最大亮點之一。

盡管絕大多數(shù)機械臂仍在圍欄乃至玻璃柜里工作，但相當一部分機械臂已經(jīng)可以走出隔離區(qū)域，充分與觀眾互動。人機協(xié)作的大趨勢，或許是對“機器威脅論”的最好回擊。

世界四大機器人公司之一的庫卡（KUKA）此次帶來的新品，就是輕型機械人LBR iisy?？偛课挥趭W格斯堡的庫卡曾是德國的國民品牌，美的集團于2017年1月斥資37億歐元完成收購。

KUKA六軸協(xié)作機器人LBR iisy

iisy可以按要求從盒中揀出不同牌子的餅干，并輕輕放置在指定的方框中。這吸引了不少參會觀眾駐足，在一旁放置的pad上點擊“下單”。只要在桌上劃定的圓圈范圍內，不管餅干盒和方框被移動到何處，機械臂都能精準裝載后卸載。

該六軸協(xié)作機器人重18.8千克，伸臂范圍600毫米，有效載荷為3千克。庫卡工作人員告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），機器人的每個軸上都安裝了傳感器，一旦在工作中觸碰到阻力，就會輕輕彈開。此外，傳感器可以記錄壓力的變化，在人類的牽引下學習一套工作路線。

LBR iisy將于2019年正式進入市場。這種用戶友好度高的輕型機器人可以適應狹窄空間內的人機協(xié)作，并且?guī)椭皇苓^少量培訓的半熟練人員，避免面對復雜編程手忙腳亂的情況。開放、非結構化和充滿變數(shù)的環(huán)境，最能展現(xiàn)LBR iisy的游刃有余。

ABB的緊湊型協(xié)作機器人單臂YuMi也在工博會上完成了中國首秀。它與雙臂YuMi具備相同的安全性、精度和易用性，并進一步提升柔性，可滿足多品種、小批量、短節(jié)拍的生產(chǎn)需求。

ABB YuMi單臂機器人

發(fā)那科（FANUC）公司則展示了一款無護欄的汽車擋風玻璃涂膠機器人系統(tǒng)，通過DCS功能和區(qū)域傳感器的組合，實現(xiàn)高速工作模式與協(xié)同工作模式的自動切換。

該機器人系統(tǒng)具有觸碰停止和退避動作功能，充分保證協(xié)作人員的安全。

除了小巧靈活的機械臂，“大塊頭”也能參與人機協(xié)作。中科新松有限公司的“新松HSCR20復合機器人”摘得了此次的工業(yè)設計金獎。這是一款擁有完全自主知識產(chǎn)權的全球最大負載級人機協(xié)作型移動作業(yè)機器人，采用輪廓導航方式，導航精度達到±10mm；采用6軸20公斤大負載機械臂，精度高達±0.05mm，且具備牽引示教功能。

包括手動牽引在內的機器示教是人機協(xié)作的重要方式之一，日本不二越株式會社（NACHI）以一種更生動的方式讓觀眾“隔空”示教：觀眾拿起手中的畫筆在玻璃板上涂寫，玻璃板對面的機器人同樣舉著畫筆，模仿人類畫畫。

NACHI機器人

NACHI工作人員表示，這些示教動作與軌跡會被計算機記錄，并復制到旁邊的一臺拋光機器人上，以實現(xiàn)一些更精細、更復雜的機器拋光。

對于機器人來說，視覺不僅能幫助人機協(xié)作，更是所有智能生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的重要“感官”。其中，3D視覺系統(tǒng)就像是人的眼睛，除了看到物體之外，還可以得到多維信息。3D視覺可以適應散亂無序環(huán)境中的定位，對復雜物體進行立體識別和快速抓取。

發(fā)那科展示的高速視覺分揀陣列系統(tǒng)，能迅速將方形和圓形餅干分揀，速度令人眩目；最新款緊湊型SCARA機器恩同樣能對紅黃雙色球實現(xiàn)高速準確的拾取和放置。

發(fā)那科高速視覺分揀整列系統(tǒng)和最新款SCARA機器人

此外，發(fā)那科還將一條雙色杯注塑包裝智能流水線搬上展臺，觀眾通過微信下單后，數(shù)臺機器人在各自工位各司其職，相互協(xié)作，配合智能拆垛，AGV（自動導引運輸車）搬運，最終完成定制化商品，宛如一個微型的智能工廠。整個迷你工廠采用可視化管理。

ABB還展示了基于3D視覺技術的質量檢驗，可以檢測出微小的缺陷，代替低效、易錯的人工離線質量檢驗。這在多品種、小批量的制造環(huán)境中尤其重要。ABB認為，通過使質檢工序數(shù)字化，企業(yè)能夠對生產(chǎn)零件進行100%檢驗，確保零缺陷。

智能制造、互聯(lián)工廠與數(shù)字化理念，在本屆工博會的自動化展館有著淋漓盡致的體現(xiàn)。

未來手機如何裝配？德國西門子公司展出的與博眾精工聯(lián)合開發(fā)的手機裝配線，通過數(shù)字化雙胞胎技術達到虛實結合的效果，實現(xiàn)事半功倍。在虛擬世界中完整地模擬出設備的研發(fā)、生產(chǎn)制造和運營維護過程，并且在模擬過程中不斷進行調整和優(yōu)化，可以減少物理調整時間。比如，在該案例中，在正式投產(chǎn)前進行虛擬仿真，令產(chǎn)線調校的時間縮短了一半。生產(chǎn)過程中，通過連接西門子工業(yè)云MindSphere實現(xiàn)預測性系統(tǒng)維護和更多的遠程服務。

西門子、博眾精工裝配線

由日本三菱電機自主研發(fā)設計的智能制造解決方案e-F@ctory，獲得了本屆工博會金獎。該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的“全面成本降低”，將生產(chǎn)現(xiàn)場和信息系統(tǒng)無縫連接，實現(xiàn)貫穿開發(fā)、生產(chǎn)和維護的全生命周期“人、機器與IT”的有效管理。

在三菱電機展臺，現(xiàn)場工作人員對澎湃新聞介紹稱，e-F@ctory源自該公司設計的一套概念，從2003年開始在三菱電機內部工廠進行試驗，目前已升級到第四代，從最初以節(jié)能減排、提高效率為主要功能的方案逐漸演變?yōu)榘óa(chǎn)線布局、生產(chǎn)技術、場內物流在內的整體規(guī)劃。鑒于工業(yè)用戶的數(shù)據(jù)敏感性，e-F@ctory可以部署在公有云，也可以進行本地部署。目前，三菱電機以咨詢公司的身份，為有意規(guī)劃數(shù)字化工廠的客戶設計3-5年的分布實施路線圖。

在傳統(tǒng)制造中，一條產(chǎn)線只生產(chǎn)一個規(guī)格的產(chǎn)品，但多樣化、小規(guī)模定制產(chǎn)品的出現(xiàn)對產(chǎn)線的靈活性提出挑戰(zhàn)：如何根據(jù)訂單要求不同，同時生產(chǎn)不同產(chǎn)品，又要保持成本與批量生產(chǎn)時相類似？在奧地利貝加萊公司展臺，兩條柔性輸送系統(tǒng)作出了演示。據(jù)現(xiàn)場工作人員介紹，此次展出的柔性輸送系統(tǒng)ACOSPOStrak，其分流與匯流的能力令產(chǎn)線組織更為靈活多變，將大批量生產(chǎn)的經(jīng)濟性延伸至批量為1生產(chǎn)。比如三種不同顏色的果汁從不同的產(chǎn)線生產(chǎn)出來，可以根據(jù)需要設定組合方式，進入ACOPOStrak匯流后，可以包裝為3種不同顏色為一盒的組合，也可以是2+1的組合。

貝加萊展示的另一條柔性電驅輸送系統(tǒng)SuperTrak

德國博世集團旗下的博世力士樂公司，是德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略的重要發(fā)起者之一。博世力士樂公司在今年工博會上展出了一款可移動式的人機協(xié)作機械臂。據(jù)博世力士樂液壓及自動化有限公司工作人員介紹，傳統(tǒng)機器人在工廠布局結束之后很難移動，該公司展出的APAS人機協(xié)作智能系統(tǒng)是移動式的，在一些生產(chǎn)節(jié)拍不是很高的地方，一臺機器人可以適用于幾個工作站或者幾條產(chǎn)線來降低成本，并且通過重新布局，可以快速適應新產(chǎn)品的要求。

該工作人員稱，大多數(shù)人機協(xié)作機器人通過電流感應，也就是說，要等到碰到人之后機械臂才能感應到并停下工作。“但有時候它已經(jīng)對人造成損傷。APAS人機協(xié)作機器人在工人靠近到一定距離之內就能感應到，比如距離30厘米之內就會自動停止動作。這樣完全不會對人工造成損傷，這款技術是博世獨有的。除此之外，三個夾爪當中配有攝像頭，抓取物品的同時會進行圖像識別，來判斷產(chǎn)品是否合格。”

APAS人機協(xié)作智能系統(tǒng)，機械臂來自發(fā)那科，博世力士樂在此基礎上集成了感應系統(tǒng)和視覺識別系統(tǒng)在自動化展區(qū)逛一圈下來，可以大致勾勒未來互聯(lián)工廠的圖景：生產(chǎn)線上任何功能設置和調整都可以事先在虛擬仿真中進行測試，如果測試成功，就能快速無縫地在實際生產(chǎn)線上投入應用?！耙圆蛔儜f變”的靈活產(chǎn)線即便要進行大規(guī)模重構也十分便利，通過快速編程和新功能虛擬測試，可以將新模塊快速集成到實際生產(chǎn)線上。最重要的是，有了開放的標準，上述過程將變得十分便利。

在互聯(lián)工業(yè)時代，每個產(chǎn)品都帶有一個“身份證”，可以告知每個工作站應該做什么。與該產(chǎn)品有關的能耗、耗材和質量數(shù)據(jù)，都記錄在“身份證”上。這些信息在云端實時流動，生產(chǎn)過程實現(xiàn)了自主化、智能化。一旦出現(xiàn)任何隱患和問題，系統(tǒng)能很快識別問題原因并給出解決方案。