机器人走出护栏与人协作 智能制造产业链生态现雏形

9月23日，历时5天、参展规模和专业观众数量均创历史新高的第20届中国国际工业博览会在国家会展中心（上海）圆满落幕。本届工博会共吸引境内外专业观众17.4万人次，较去年同期增长3.6%。在本届工博会上，人机协作、机器视觉识别、定制化柔性生产、 工业互联成为关键词。

随着电子行业市场需求的快速增长，与传统工业机器人相比个头和载荷更小、精度更高的人机协作型机器人在本届工博会上持续升温、新品颇多。带有机器视觉功能以实时检测产品的合格率，成为此类机器人的标配。依靠压力和电流感知，人机协作机器人可以在接触到人类时自动停止工作，这令它们摆脱了传统生产车间里用于人机隔离、保护工人的护栏，也不必再刷上醒目的色彩用于警示。小批量、个性化生产需求的涌现和扩大，令制造业传统的生产方式与组织管理形式面临新的变革。本届工博会上，与未来数字化工厂有关的智能制造场景和应用正在成为可触碰、可验证的现实呈现，从虚拟仿真到智能制造工作站，再到工业数据的云端信息交流，一切都可以实现实时进行，最大程度缩短停机时间、提高生产效率。

机器人展馆：走出护栏的人机协作

人机共舞的工业机器人展馆，是工博会最热闹的区域之一。各大机器人厂商纷纷把自家的招牌产品，乃至整条流水线颁上展台，以显示智能制造的力量。位于行业第一阵列、被称为“机器人四大家族”的发那科（FANUC）、安川电机（Yaskawa）、ABB和库卡（KUKA）是本届工博会的最大亮点之一。

尽管绝大多数机械臂仍在围栏乃至玻璃柜里工作，但相当一部分机械臂已经可以走出隔离区域，充分与观众互动。人机协作的大趋势，或许是对“机器威胁论”的最好回击。

世界四大机器人公司之一的库卡（KUKA）此次带来的新品，就是轻型机械人LBR iisy。总部位于奥格斯堡的库卡曾是德国的国民品牌，美的集团于2017年1月斥资37亿欧元完成收购。

iisy可以按要求从盒中拣出不同牌子的饼干，并轻轻放置在指定的方框中。这吸引了不少参会观众驻足，在一旁放置的pad上点击“下单”。只要在桌上划定的圆圈范围内，不管饼干盒和方框被移动到何处，机械臂都能精准装载后卸载。

该六轴协作机器人重18.8千克，伸臂范围600毫米，有效载荷为3千克。库卡工作人员告诉澎湃新闻（www.thepaper.cn），机器人的每个轴上都安装了传感器，一旦在工作中触碰到阻力，就会轻轻弹开。此外，传感器可以记录压力的变化，在人类的牵引下学习一套工作路线。

LBR iisy将于2019年正式进入市场。这种用户友好度高的轻型机器人可以适应狭窄空间内的人机协作，并且帮助只受过少量培训的半熟练人员，避免面对复杂编程手忙脚乱的情况。开放、非结构化和充满变数的环境，最能展现LBR iisy的游刃有余。

ABB的紧凑型协作机器人单臂YuMi也在工博会上完成了中国首秀。它与双臂YuMi具备相同的安全性、精度和易用性，并进一步提升柔性，可满足多品种、小批量、短节拍的生产需求。

发那科（FANUC）公司则展示了一款无护栏的汽车挡风玻璃涂胶机器人系统，通过DCS功能和区域传感器的组合，实现高速工作模式与协同工作模式的自动切换。

该机器人系统具有触碰停止和退避动作功能，充分保证协作人员的安全。

除了小巧灵活的机械臂，“大块头”也能参与人机协作。中科新松有限公司的“新松HSCR20复合机器人”摘得了此次的工业设计金奖。这是一款拥有完全自主知识产权的全球最大负载级人机协作型移动作业机器人，采用轮廓导航方式，导航精度达到±10mm；采用6轴20公斤大负载机械臂，精度高达±0.05mm，且具备牵引示教功能。

包括手动牵引在内的机器示教是人机协作的重要方式之一，日本不二越株式会社（NACHI）以一种更生动的方式让观众“隔空”示教：观众拿起手中的画笔在玻璃板上涂写，玻璃板对面的机器人同样举着画笔，模仿人类画画。

NACHI工作人员表示，这些示教动作与轨迹会被计算机记录，并复制到旁边的一台抛光机器人上，以实现一些更精细、更复杂的机器抛光。

对于机器人来说，视觉不仅能帮助人机协作，更是所有智能生产环节中的重要“感官”。其中，3D视觉系统就像是人的眼睛，除了看到物体之外，还可以得到多维信息。3D视觉可以适应散乱无序环境中的定位，对复杂物体进行立体识别和快速抓取。

发那科展示的高速视觉分拣阵列系统，能迅速将方形和圆形饼干分拣，速度令人眩目；最新款紧凑型SCARA机器恩同样能对红黄双色球实现高速准确的拾取和放置。

发那科高速视觉分拣整列系统和最新款SCARA机器人

此外，发那科还将一条双色杯注塑包装智能流水线搬上展台，观众通过微信下单后，数台机器人在各自工位各司其职，相互协作，配合智能拆垛，AGV（自动导引运输车）搬运，最终完成定制化商品，宛如一个微型的智能工厂。整个迷你工厂采用可视化管理。

ABB还展示了基于3D视觉技术的质量检验，可以检测出微小的缺陷，代替低效、易错的人工离线质量检验。这在多品种、小批量的制造环境中尤其重要。ABB认为，通过使质检工序数字化，企业能够对生产零件进行100%检验，确保零缺陷。

未来工厂：智能制造全产业链生态雏形已现

智能制造、互联工厂与数字化理念，在本届工博会的自动化展馆有着淋漓尽致的体现。

未来手机如何装配？德国西门子公司展出的与博众精工联合开发的手机装配线，通过数字化双胞胎技术达到虚实结合的效果，实现事半功倍。在虚拟世界中完整地模拟出设备的研发、生产制造和运营维护过程，并且在模拟过程中不断进行调整和优化，可以减少物理调整时间。比如，在该案例中，在正式投产前进行虚拟仿真，令产线调校的时间缩短了一半。生产过程中，通过连接西门子工业云MindSphere实现预测性系统维护和更多的远程服务。

由日本三菱电机自主研发设计的智能制造解决方案e-F@ctory，获得了本届工博会金奖。该系统能够实现生产现场的“全面成本降低”，将生产现场和信息系统无缝连接，实现贯穿开发、生产和维护的全生命周期“人、机器与IT”的有效管理。

在三菱电机展台，现场工作人员对澎湃新闻介绍称，e-F@ctory源自该公司设计的一套概念，从2003年开始在三菱电机内部工厂进行试验，目前已升级到第四代，从最初以节能减排、提高效率为主要功能的方案逐渐演变为包括产线布局、生产技术、场内物流在内的整体规划。鉴于工业用户的数据敏感性，e-F@ctory可以部署在公有云，也可以进行本地部署。目前，三菱电机以咨询公司的身份，为有意规划数字化工厂的客户设计3-5年的分布实施路线图。

在传统制造中，一条产线只生产一个规格的产品，但多样化、小规模定制产品的出现对产线的灵活性提出挑战：如何根据订单要求不同，同时生产不同产品，又要保持成本与批量生产时相类似？在奥地利贝加莱公司展台，两条柔性输送系统作出了演示。据现场工作人员介绍，此次展出的柔性输送系统ACOSPOStrak，其分流与汇流的能力令产线组织更为灵活多变，将大批量生产的经济性延伸至批量为1生产。比如三种不同颜色的果汁从不同的产线生产出来，可以根据需要设定组合方式，进入ACOPOStrak汇流后，可以包装为3种不同颜色为一盒的组合，也可以是2+1的组合。

德国博世集团旗下的博世力士乐公司，是德国工业4.0战略的重要发起者之一。博世力士乐公司在今年工博会上展出了一款可移动式的人机协作机械臂。据博世力士乐液压及自动化有限公司工作人员介绍，传统机器人在工厂布局结束之后很难移动，该公司展出的APAS人机协作智能系统是移动式的，在一些生产节拍不是很高的地方，一台机器人可以适用于几个工作站或者几条产线来降低成本，并且通过重新布局，可以快速适应新产品的要求。

该工作人员称，大多数人机协作机器人通过电流感应，也就是说，要等到碰到人之后机械臂才能感应到并停下工作。“但有时候它已经对人造成损伤。APAS人机协作机器人在工人靠近到一定距离之内就能感应到，比如距离30厘米之内就会自动停止动作。这样完全不会对人工造成损伤，这款技术是博世独有的。除此之外，三个夹爪当中配有摄像头，抓取物品的同时会进行图像识别，来判断产品是否合格。”

APAS人机协作智能系统，机械臂来自发那科，博世力士乐在此基础上集成了感应系统和视觉识别系统在自动化展区逛一圈下来，可以大致勾勒未来互联工厂的图景：生产线上任何功能设置和调整都可以事先在虚拟仿真中进行测试，如果测试成功，就能快速无缝地在实际生产线上投入应用。“以不变应万变”的灵活产线即便要进行大规模重构也十分便利，通过快速编程和新功能虚拟测试，可以将新模块快速集成到实际生产线上。最重要的是，有了开放的标准，上述过程将变得十分便利。

在互联工业时代，每个产品都带有一个“身份证”，可以告知每个工作站应该做什么。与该产品有关的能耗、耗材和质量数据，都记录在“身份证”上。这些信息在云端实时流动，生产过程实现了自主化、智能化。一旦出现任何隐患和问题，系统能很快识别问题原因并给出解决方案。