工業(yè)機(jī)器人接下來(lái)的路該怎么走

　　從1959年第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的機(jī)器人unimate(發(fā)明人josephengelberger，george c.devol)誕生到現(xiàn)在，已經(jīng)過(guò)去了60年。
　　
　　在此期間，機(jī)器人的技術(shù)突飛猛進(jìn)，機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)方式從液壓變?yōu)殡妱?dòng)，從一開(kāi)始只有6個(gè)自由度到現(xiàn)在有了53個(gè)自由度，位置精度從1毫米到0.03毫米，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)從磁鼓存儲(chǔ)器到固態(tài)硬盤(pán)，應(yīng)用領(lǐng)域從簡(jiǎn)單重復(fù)的搬運(yùn)到復(fù)雜曲面的增材制造，應(yīng)用行業(yè)從汽車(chē)到電子以及消費(fèi)品，研發(fā)中心從美國(guó)向歐洲和亞洲擴(kuò)散，平均銷(xiāo)售單價(jià)從20萬(wàn)美金到3萬(wàn)美金(相當(dāng)于現(xiàn)在的價(jià)格)，年銷(xiāo)量從幾十臺(tái)到近40萬(wàn)臺(tái)，制造業(yè)滲透率從0到74臺(tái)/萬(wàn)名工人……

　　機(jī)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(lái)更加完美或者顛覆性的產(chǎn)品，但從市場(chǎng)的角度來(lái)看，更具有影響力(或者說(shuō)更具有破壞性)的變革是：由新技術(shù)帶來(lái)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(huì)議服務(wù)，而是從傳統(tǒng)的軟件授權(quán)模式轉(zhuǎn)向saas銷(xiāo)售模式;蘋(píng)果的iphone戰(zhàn)勝同時(shí)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(xiāo)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(chǎng)同質(zhì)化的提升，其營(yíng)收和利潤(rùn)越來(lái)越依賴(lài)于軟件(服務(wù))。

　　從這個(gè)層面而言，我們不僅需要關(guān)注機(jī)器人行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，也需要注意其可能帶來(lái)的新商業(yè)模式，技術(shù)與商業(yè)的雙重變革會(huì)極大地改變用戶(hù)對(duì)于機(jī)器人使用和機(jī)器人市場(chǎng)的認(rèn)知。

　　技術(shù)趨勢(shì)1：機(jī)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(wú)論是德國(guó)提出的工業(yè)4.0參考架構(gòu)(rami 4.0)，還是美國(guó)提出的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)參考架構(gòu)(iira)，均強(qiáng)化了機(jī)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(jí)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(shí)/智慧的dikw金字塔模型而言，因?yàn)閿?shù)據(jù)都來(lái)自于機(jī)器/設(shè)備層，沒(méi)有數(shù)據(jù)，則任何工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)或者人工智能算法都會(huì)成為無(wú)源之水。因此，對(duì)于機(jī)器人行業(yè)來(lái)說(shuō)，技術(shù)趨勢(shì)之一是通過(guò)采用最新的ict技術(shù)，強(qiáng)化機(jī)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(chǎng)總線(xiàn)，但因?yàn)闅v史以及商業(yè)方面的原因，iec 61158標(biāo)準(zhǔn)化了19種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，而這些現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)家(協(xié)議標(biāo)準(zhǔn))的產(chǎn)品，否則在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法做到互聯(lián)互通。

　　從這種現(xiàn)實(shí)困境來(lái)說(shuō)，過(guò)多的標(biāo)準(zhǔn)等同于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)(tsn)是ieee 802.1下面的一個(gè)工作組，通過(guò)在數(shù)據(jù)鏈路層引入新的時(shí)間同步方面的協(xié)議，解決標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)因?yàn)榉谴_定實(shí)時(shí)傳輸導(dǎo)致無(wú)法在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的問(wèn)題。

　　從另一個(gè)層面而言，為應(yīng)對(duì)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(huì)使用獨(dú)立于平臺(tái)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(jī)器人和信息系統(tǒng)的融合會(huì)給一些新商業(yè)模式提供條件，比如目前主流的機(jī)器人維護(hù)模式還是定期巡檢的方式，通過(guò)對(duì)機(jī)器人上傳到云端的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，可以從網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商轉(zhuǎn)向預(yù)測(cè)性維護(hù)服務(wù)提供商;又比如通過(guò)對(duì)物流機(jī)器人運(yùn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，可以從物流行業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商(提供機(jī)器人集成解決方案)轉(zhuǎn)向物流服務(wù)(按照搬運(yùn)包裹的使用量計(jì)費(fèi))提供商。

　　技術(shù)趨勢(shì)2：機(jī)器人和人工智能的融合

　　商業(yè)變革2：企業(yè)間市場(chǎng)→消費(fèi)者市場(chǎng)

　　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(kāi)發(fā)平臺(tái)均支持iec 61131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的編程語(yǔ)言規(guī)范(il，stl，ld，fbd，sfc)。反觀機(jī)器人行業(yè)，缺乏統(tǒng)一的編程語(yǔ)言規(guī)范，各個(gè)供應(yīng)商不僅集成開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件不同，語(yǔ)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(jī)器人控制器架構(gòu)，只是符合iso 8373對(duì)于機(jī)器人的定義“自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行”所需實(shí)現(xiàn)的功能(機(jī)器人控制，邏輯控制，安全控制，系統(tǒng)通信)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化。

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

　　人工智能技術(shù)的引入，會(huì)大大降低機(jī)器人的使用門(mén)檻，比如人和機(jī)器人之間可以通過(guò)語(yǔ)音或者可穿戴智能進(jìn)行交互和控制，從而可以使普通消費(fèi)者也能控制使用機(jī)器人;比如通過(guò)采集不同任務(wù)情況下產(chǎn)生的人/環(huán)境/機(jī)器的交互數(shù)據(jù)并分析，從而可以自動(dòng)調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)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(kāi)源平臺(tái)的不斷涌現(xiàn)，我們會(huì)看到集成人工智能的機(jī)器人控制器的出現(xiàn)，使機(jī)器人的使用和維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單和快捷，從而使其應(yīng)用場(chǎng)景向消費(fèi)者市場(chǎng)(to c)擴(kuò)展。

　　技術(shù)趨勢(shì)3：機(jī)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(shí)上，機(jī)器人至今依然缺乏柔性，即便以使用最成熟的汽車(chē)工業(yè)(某些整車(chē)廠(chǎng)的“自動(dòng)化率達(dá)到100%”)為例，現(xiàn)有的技術(shù)方案并不能達(dá)到《德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略計(jì)劃實(shí)施建議》白皮書(shū)中“支持定制生產(chǎn)：何以滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化的需求”章節(jié)所預(yù)期的“……各個(gè)客戶(hù)的需求，將同一廠(chǎng)家某一產(chǎn)品組的部件加入到另一產(chǎn)品組中”。

　　從汽車(chē)制造業(yè)歷史來(lái)看，雖然目前消費(fèi)者可以定制的項(xiàng)目已經(jīng)比福特t型車(chē)時(shí)代連車(chē)漆都無(wú)法改變(“任何顧客可以將這輛車(chē)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(fèi)群體時(shí)，他們對(duì)個(gè)性化的要求越來(lái)越強(qiáng)烈，越來(lái)越注重產(chǎn)品設(shè)計(jì)和使用體驗(yàn)，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(fèi)者需求變化的大趨勢(shì)。

　　機(jī)器人會(huì)越來(lái)越多地和柔性工具相結(jié)合，比如協(xié)作機(jī)器人(hrc)+agv小車(chē)(autonomous)，使得協(xié)作機(jī)器人不再局限于某一個(gè)單元、區(qū)域，而是提升為生產(chǎn)線(xiàn)團(tuán)隊(duì)中的“自由機(jī)器人”，從而使得生產(chǎn)線(xiàn)可以自我組織(“靜態(tài)”的生產(chǎn)線(xiàn)→“動(dòng)態(tài)”的生產(chǎn)線(xiàn));協(xié)作機(jī)器人(hrc)+柔性?shī)A具(flexible eoat)，使得協(xié)作機(jī)器人可以更好地實(shí)現(xiàn)新功能，以適應(yīng)多品種生產(chǎn)的需要。

　　機(jī)器人行業(yè)正處于技術(shù)與商業(yè)雙重變革的時(shí)代，而且隨著機(jī)器人技術(shù)不斷地與其它技術(shù)相融合，可能會(huì)從建立在機(jī)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(mén)檻與綜合成本的同時(shí)，不斷擴(kuò)大其應(yīng)用場(chǎng)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(shū)中表達(dá)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(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)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(jī)器人在線(xiàn)

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