工業(yè)機器人接下來的路該怎么走

　　從1959年第一臺現(xiàn)代意義上的機器人unimate(發(fā)明人josephengelberger，george c.devol)誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)過去了60年。
　　
　　在此期間，機器人的技術(shù)突飛猛進，機器人的驅(qū)動方式從液壓變?yōu)殡妱?，從一開始只有6個自由度到現(xiàn)在有了53個自由度，位置精度從1毫米到0.03毫米，數(shù)據(jù)存儲從磁鼓存儲器到固態(tài)硬盤，應(yīng)用領(lǐng)域從簡單重復(fù)的搬運到復(fù)雜曲面的增材制造，應(yīng)用行業(yè)從汽車到電子以及消費品，研發(fā)中心從美國向歐洲和亞洲擴散，平均銷售單價從20萬美金到3萬美金(相當(dāng)于現(xiàn)在的價格)，年銷量從幾十臺到近40萬臺，制造業(yè)滲透率從0到74臺/萬名工人……

　　機器人已經(jīng)改變了我們生產(chǎn)與制造的方式，并將從傳統(tǒng)的工業(yè)領(lǐng)域向服務(wù)業(yè)(家庭，商用)滲透。

　　技術(shù)的變革與創(chuàng)新必將帶來更加完美或者顛覆性的產(chǎn)品，但從市場的角度來看，更具有影響力(或者說更具有破壞性)的變革是：由新技術(shù)帶來的新商業(yè)模式。

　　正如同webex戰(zhàn)勝微軟的netmeeting絕不僅僅靠提供更高質(zhì)量的音視頻會議服務(wù)，而是從傳統(tǒng)的軟件授權(quán)模式轉(zhuǎn)向saas銷售模式;蘋果的iphone戰(zhàn)勝同時代的霸主諾基亞絕不僅僅靠提供更高質(zhì)量的硬件產(chǎn)品，而是從傳統(tǒng)的硬件銷售轉(zhuǎn)向硬件+軟件(服務(wù))的生態(tài)模式，而且隨著其硬件創(chuàng)新性的下降和市場同質(zhì)化的提升，其營收和利潤越來越依賴于軟件(服務(wù))。

　　從這個層面而言，我們不僅需要關(guān)注機器人行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢，也需要注意其可能帶來的新商業(yè)模式，技術(shù)與商業(yè)的雙重變革會極大地改變用戶對于機器人使用和機器人市場的認(rèn)知。

　　技術(shù)趨勢1：機器人和信息系統(tǒng)的融合

　　商業(yè)變革1：提供產(chǎn)品→提供服務(wù)

　　無論是德國提出的工業(yè)4.0參考架構(gòu)(rami 4.0)，還是美國提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(iira)，均強化了機器/設(shè)備與控制/信息系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)連接的互操作性、高級數(shù)據(jù)分析與信息安全方面的功能，從而為智能制造提供信息感知、傳輸、分析、反饋、控制支撐。

　　從數(shù)據(jù)/信息/知識/智慧的dikw金字塔模型而言，因為數(shù)據(jù)都來自于機器/設(shè)備層，沒有數(shù)據(jù)，則任何工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺或者人工智能算法都會成為無源之水。因此，對于機器人行業(yè)來說，技術(shù)趨勢之一是通過采用最新的ict技術(shù)，強化機器人(ot)和信息系統(tǒng)(it)之間的融合。

　　目前，m2m通信一般采用iec 61158標(biāo)準(zhǔn)的各種現(xiàn)場總線，但因為歷史以及商業(yè)方面的原因，iec 61158標(biāo)準(zhǔn)化了19種現(xiàn)場總線，而這些現(xiàn)場總線的硬件接口以及物理層/應(yīng)用層均不完全相同，除非采用同一廠家(協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))的產(chǎn)品，否則在現(xiàn)場無法做到互聯(lián)互通。

　　從這種現(xiàn)實困境來說，過多的標(biāo)準(zhǔn)等同于沒有標(biāo)準(zhǔn)。時間敏感網(wǎng)絡(luò)(tsn)是ieee 802.1下面的一個工作組，通過在數(shù)據(jù)鏈路層引入新的時間同步方面的協(xié)議，解決標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)因為非確定實時傳輸導(dǎo)致無法在工業(yè)現(xiàn)場使用的問題。

　　從另一個層面而言，為應(yīng)對設(shè)備層之間(水平集成)和設(shè)備-云端之間(垂直集成)即插即用的挑戰(zhàn)，在通信層/信息層會使用獨立于平臺和供應(yīng)商、集成式地址空間和信息模型、面向服務(wù)架構(gòu)(soa)的opc ua規(guī)范。

　　機器人和信息系統(tǒng)的融合會給一些新商業(yè)模式提供條件，比如目前主流的機器人維護模式還是定期巡檢的方式，通過對機器人上傳到云端的數(shù)據(jù)進行存儲和分析，可以從網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商轉(zhuǎn)向預(yù)測性維護服務(wù)提供商;又比如通過對物流機器人運行數(shù)據(jù)的存儲和分析，可以從物流行業(yè)機器人供應(yīng)商(提供機器人集成解決方案)轉(zhuǎn)向物流服務(wù)(按照搬運包裹的使用量計費)提供商。

　　技術(shù)趨勢2：機器人和人工智能的融合

　　商業(yè)變革2：企業(yè)間市場→消費者市場

　　雖然plc/pac行業(yè)有眾多的供應(yīng)商，但是每一家硬件供應(yīng)商提供的集成開發(fā)平臺均支持iec 61131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編程語言規(guī)范(il，stl，ld，fbd，sfc)。反觀機器人行業(yè)，缺乏統(tǒng)一的編程語言規(guī)范，各個供應(yīng)商不僅集成開發(fā)平臺軟件不同，語法規(guī)范以及特殊應(yīng)用指令亦不盡相同。

　　另一方面，目前的機器人控制器架構(gòu)，只是符合iso 8373對于機器人的定義“自動執(zhí)行工作的機器裝置，按照預(yù)先編排的程序運行”所需實現(xiàn)的功能(機器人控制，邏輯控制，安全控制，系統(tǒng)通信)，可以實現(xiàn)自動化，無法實現(xiàn)智能化。

　　上述兩個因素，為機器人的編程使用和維護調(diào)試設(shè)定了比較高的門檻，從而導(dǎo)致其應(yīng)用場景目前還主要集中在企業(yè)間市場(to b)。

　　人工智能技術(shù)的引入，會大大降低機器人的使用門檻，比如人和機器人之間可以通過語音或者可穿戴智能進行交互和控制，從而可以使普通消費者也能控制使用機器人;比如通過采集不同任務(wù)情況下產(chǎn)生的人/環(huán)境/機器的交互數(shù)據(jù)并分析，從而可以自動調(diào)整機器人的運動路徑。

　　隨著各種人工智能芯片(fpga，gpu，dsp，asic)算力的不斷提高和開源平臺的不斷涌現(xiàn)，我們會看到集成人工智能的機器人控制器的出現(xiàn)，使機器人的使用和維護變得更加簡單和快捷，從而使其應(yīng)用場景向消費者市場(to c)擴展。

　　技術(shù)趨勢3：機器人和柔性工具的融合

　　商業(yè)變革3：大規(guī)模生產(chǎn)→大規(guī)模定制

　　事實上，機器人至今依然缺乏柔性，即便以使用最成熟的汽車工業(yè)(某些整車廠的“自動化率達到100%”)為例，現(xiàn)有的技術(shù)方案并不能達到《德國工業(yè)4.0戰(zhàn)略計劃實施建議》白皮書中“支持定制生產(chǎn)：何以滿足客戶個性化的需求”章節(jié)所預(yù)期的“……各個客戶的需求，將同一廠家某一產(chǎn)品組的部件加入到另一產(chǎn)品組中”。

　　從汽車制造業(yè)歷史來看，雖然目前消費者可以定制的項目已經(jīng)比福特t型車時代連車漆都無法改變(“任何顧客可以將這輛車漆成任何他所愿意的顏色，只要它是黑色的”)的處境有了極大的改善，但是，隨著90后和00后逐漸占據(jù)主流消費群體時，他們對個性化的要求越來越強烈，越來越注重產(chǎn)品設(shè)計和使用體驗，我們的生產(chǎn)制造系統(tǒng)必須變得更具柔性，才能迎合消費者需求變化的大趨勢。

　　機器人會越來越多地和柔性工具相結(jié)合，比如協(xié)作機器人(hrc)+agv小車(autonomous)，使得協(xié)作機器人不再局限于某一個單元、區(qū)域，而是提升為生產(chǎn)線團隊中的“自由機器人”，從而使得生產(chǎn)線可以自我組織(“靜態(tài)”的生產(chǎn)線→“動態(tài)”的生產(chǎn)線);協(xié)作機器人(hrc)+柔性夾具(flexible eoat)，使得協(xié)作機器人可以更好地實現(xiàn)新功能，以適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要。

　　機器人行業(yè)正處于技術(shù)與商業(yè)雙重變革的時代，而且隨著機器人技術(shù)不斷地與其它技術(shù)相融合，可能會從建立在機械和電氣技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展較平緩的行業(yè)，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)展更為迅速的行業(yè)，在不斷提高產(chǎn)品性能，降低產(chǎn)品使用門檻與綜合成本的同時，不斷擴大其應(yīng)用場景。

　　另一方面，正如同克萊頓•克里斯坦森在《創(chuàng)新者的窘境》一書中表達的宗旨一樣，為了在這種快速變化的環(huán)境下不被顛覆，需要在包含研發(fā)制造、市場營銷和管理流程在內(nèi)的廣泛領(lǐng)域理解并利用這些破壞性創(chuàng)新原則。

　　轉(zhuǎn)自：機器人在線

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