工業(yè)機器人，邁向“全能選手”（產(chǎn)經(jīng)觀察·細(xì)看產(chǎn)品七十二變⑤）
2025-5-21 來源：- 作者：-
湖北荊州，美的洗衣機工廠迎來美的人形機器人，從事巡檢、機器運維、設(shè)備檢修等工作；德國漢諾威，上海節(jié)卡智能協(xié)作機器人亮相工業(yè)博覽會，展示了輕捏薯片級別的控制能力，引得眾多觀眾體驗；北京極智嘉的機器人智能倉儲系統(tǒng)打入西門子等全球大客戶供應(yīng)鏈……今天，中國的工業(yè)機器人產(chǎn)品已在千行百業(yè)深度應(yīng)用、不斷成長。
從單機作業(yè)到集群協(xié)同，從執(zhí)行終端到?jīng)Q策中樞，從簡單拼裝到全面國產(chǎn)化，從中低端突圍到高端市場規(guī)模替代，從重點行業(yè)應(yīng)用到賦能千行百業(yè)……通過技術(shù)創(chuàng)新、場景融合、人工智能賦能，工業(yè)機器人正從傳統(tǒng)簡單的機械臂升級為集群協(xié)同、智能決策、全鏈自主、多域賦能的“全能選手”。
核心技術(shù)持續(xù)突破，國產(chǎn)重載機器人蓄勢待發(fā)
轉(zhuǎn)體、伸展、揮舞手臂……走進(jìn)美的藍(lán)橙實驗室（高端重載機器人全國重點實驗室），一臺臺橙色的庫卡六軸工業(yè)機器人，抓舉著不同重量的“杠鈴”，不知疲倦地做著“托馬斯全旋”。“這是在做重載機器人整機耐久壽命測試。”實驗室主任助理脫立恒博士告訴記者，這些機器人大都采用了全國產(chǎn)的減速機、伺服電機等核心零部件。
實驗室里，一臺粗壯的鐵灰色大型工業(yè)機器人格外醒目。脫立恒告訴記者，這臺高剛度、高精度、高可靠性的工業(yè)機器人是庫卡自主研發(fā)的最新科技成果，“盡管負(fù)載是500公斤級，但整機精度剛度較傳統(tǒng)機型提升了3倍。”
“當(dāng)前，機器人技術(shù)正從傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域邁向廣闊應(yīng)用市場。尤其是在高端制造、航空航天、能源醫(yī)療等戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)中，高剛、高精、高可靠性重載機器人作為核心裝備的重要性日益凸顯。”庫卡中國企業(yè)業(yè)務(wù)總經(jīng)理陳峰說，從2015年到2025年，負(fù)載300公斤及以上六軸工業(yè)機器人的市場規(guī)模增長了10倍。
2017年收購德國庫卡后，美的在共性技術(shù)和重載機器人關(guān)鍵零部件上加大研發(fā)投入，已實現(xiàn)減速機、伺服電機與驅(qū)動控制三大核心部件國產(chǎn)化。聚焦重載機器人全面自主化，美的藍(lán)橙實驗室突破重載RV減速器、重載伺服電機、全新架構(gòu)控制器等核心功能部件關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)出抗干擾運動剛度模型，有效解決了重載機器人在精度和剛度方面的難題。
在重載工業(yè)機器人領(lǐng)域，我國企業(yè)正在實現(xiàn)群體突破。埃斯頓推出700公斤級工業(yè)機器人，可廣泛應(yīng)用于重工裝備、汽車、建材等行業(yè)；埃夫特最新款重載機器人，2024年已實現(xiàn)百臺以上批量銷售；匯川技術(shù)推出的六關(guān)節(jié)機器人，最大負(fù)載能力達(dá)220公斤；廣州數(shù)控最大負(fù)載量500公斤的系列重載機器人，已成功通過我國強制性產(chǎn)品認(rèn)證。此外，新松、柴孚、卡諾普等多家企業(yè)也在奮起直追。
“我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從核心部件進(jìn)口，轉(zhuǎn)入部分國產(chǎn)自制階段，正朝著完全國產(chǎn)自制加速邁進(jìn)。”陳峰堅信，未來兩年內(nèi)，搭載國產(chǎn)RV減速器、伺服電機、控制器，并且在精度、可靠性上比肩國際知名品牌的國產(chǎn)重載工業(yè)機器人將實現(xiàn)批量應(yīng)用。
打破國際品牌市場壟斷，在高端場景應(yīng)用上實現(xiàn)規(guī)模替代
走進(jìn)廣汽領(lǐng)程重型卡車制造基地的駕駛室焊接車間，6臺黃色埃斯頓點焊機器人正協(xié)同作業(yè)——機械臂靈活翻轉(zhuǎn)，焊槍在駕駛室骨架間快速起落，濺起細(xì)密的焊花。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計，每臺機器人通過自動工具更換系統(tǒng)實現(xiàn)搬運與焊接任務(wù)快速切換，效率大幅提升。每小時5臺的生產(chǎn)節(jié)拍下，焊點重復(fù)精度穩(wěn)定控制在±0.08毫米，合格率持續(xù)保持100%。
“過去，工廠內(nèi)的機器人清一色用的是國際品牌，但這次我們堅定選擇國產(chǎn)。”廣汽領(lǐng)程制造中心部長杜式斌告訴記者，在選定供應(yīng)商前，技術(shù)團隊曾請多家供應(yīng)商進(jìn)行試焊，發(fā)現(xiàn)埃斯頓機器人的焊接質(zhì)量不遜于一些進(jìn)口設(shè)備，價格還更具優(yōu)勢。
更關(guān)鍵的是，作為國內(nèi)少數(shù)實現(xiàn)核心部件完全自主化的企業(yè)，埃斯頓具備根據(jù)細(xì)分應(yīng)用場景提供定制化解決方案的能力。“埃斯頓還將控制系統(tǒng)的一些核心程序開放給我們，雙方共同開發(fā)關(guān)于駕駛室焊接線的優(yōu)化程序，并實現(xiàn)知識產(chǎn)權(quán)共享。”杜式斌說。
在車用弧焊機器人領(lǐng)域取得突破的還有埃夫特。在比亞迪合肥工廠焊裝車間，近200臺埃夫特ARC系列弧焊機器人在前后副車架焊裝工位協(xié)同作業(yè)。“這些搭載自研抖動抑制算法的國產(chǎn)機器人，焊接重復(fù)定位精度穩(wěn)定控制在±0.03毫米，完全對標(biāo)國際一線品牌作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。”比亞迪合肥工廠有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，截至目前，比亞迪在八大基地累計部署埃夫特弧焊機器人近千臺。
“弧焊機器人國產(chǎn)化不是簡單的替代，而是從工藝包、核心部件到控制系統(tǒng)的全棧創(chuàng)新。”埃夫特智能機器人股份有限公司董事長兼總經(jīng)理游瑋舉例說，埃夫特此番突破高性能弧焊機器人及其部件/軟件關(guān)鍵核心技術(shù)，形成了系列化擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高精密RV減速機產(chǎn)品、專用潤滑油/脂、高性能專用伺服電機、應(yīng)用工藝包和操作系統(tǒng)，整體性能達(dá)到國際先進(jìn)水平，自主化率超過96%，部分實現(xiàn)100%自主可控。
在高端場景應(yīng)用上實現(xiàn)對國際品牌的規(guī)模替代，得益于國產(chǎn)工業(yè)機器人精度、可靠性、耐久性的提升。日前，國家重點研發(fā)計劃“智能機器人”重點專項“自主智能弧焊機器人技術(shù)與系統(tǒng)”項目已經(jīng)啟動。由埃夫特牽頭的這個新項目，焊接機器人精度能到0.5毫米，還可自主識別焊縫、規(guī)劃路徑，焊接智能化水平將邁上新臺階。
在高端場景實現(xiàn)突破的同時，我國工業(yè)機器人應(yīng)用也在向廣度延展。統(tǒng)計顯示，2024年我國工業(yè)機器人產(chǎn)量55.64萬臺，同比增長14.2%。國際機器人聯(lián)合會最新數(shù)據(jù)顯示，2023年中國新安裝27.6萬臺工業(yè)機器人，占全球安裝總量的51%。繼汽車、3C電子行業(yè)后，新能源、衛(wèi)浴陶瓷、金屬加工、家具家電等通用工業(yè)領(lǐng)域開始成為中國工業(yè)機器人的新增市場主力。
人工智能加速融合，從“單機智能”到“群體智能”
在山東鄒城珞石智能制造產(chǎn)業(yè)園，一臺搭載力覺與視覺傳感器的協(xié)作機器人正精準(zhǔn)演示電腦USB接口裝配。機械臂如同被賦予人類觸覺與視覺，在插接過程中實時感知接觸力，動態(tài)調(diào)整角度與力度，展現(xiàn)出“斜觸修正”“二次對位”等擬人化操作。
“這款機器人融合了力控搜索與視覺伺服技術(shù)，可勝任微米級精密裝配。”珞石機器人創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官庹華介紹，2023年起，公司實施“機器人+AI”戰(zhàn)略，通過人工智能技術(shù)增強機器人的感知決策能力，在3C電子、汽車零部件等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破性應(yīng)用，“底層控制技術(shù)與AI的深度融合是智能升級的關(guān)鍵。”
在一座海外大型倉庫內(nèi)，700臺北京極智嘉科技股份有限公司的自主移動機器人以每秒2米的速度穿梭于2萬平方米的立體空間中。它們與40個多功能工作站協(xié)同作業(yè)，將傳統(tǒng)“人找貨”模式徹底顛覆——貨架自動流轉(zhuǎn)至工作站，機械臂精準(zhǔn)抓取商品，自主移動機器人沿動態(tài)規(guī)劃的路徑快速運輸，整個倉庫日均處理超35萬件貨物，單個工作站峰值效率達(dá)500件/小時。
“這里沒有固定的作業(yè)分區(qū)，企業(yè)對企業(yè)（B2B）和企業(yè)對消費者（B2C）訂單混合處理，服裝、電子等全品類商品共用存儲空間。”極智嘉首席技術(shù)官李洪波解釋道，通過“混合存儲算法”和“動態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng)”，機器人集群可實時調(diào)整任務(wù)優(yōu)先級、避免擁堵，更可靈活調(diào)整運營規(guī)模，輕松應(yīng)對促銷活動期間的需求高峰。
突破群體智能控制、動態(tài)路徑規(guī)劃等技術(shù)，推動工業(yè)移動機器人從“單機智能”向“系統(tǒng)智能”躍遷，讓極智嘉具備了單系統(tǒng)調(diào)度超5000臺機器人的技術(shù)能力，并在全球建成10余個“千臺級”機器人智能倉庫示范項目，在智能倉儲領(lǐng)域連續(xù)6年保持全球市場占有率第一，海外業(yè)務(wù)收入占比超過75%。“‘群體智能’已成功延伸至工業(yè)制造場景。”李洪波介紹，極智嘉已與西門子、寧德時代等全球制造業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)展開深度合作，推動物流智能化升級。
工業(yè)機器人與人工智能深度融合，通過自適應(yīng)環(huán)境感知、持續(xù)自學(xué)習(xí)優(yōu)化和類人決策能力，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)與智能協(xié)作，大幅提升制造效率與靈活性，是推動智能制造的重要驅(qū)動力。
談及“人工智能+工業(yè)機器人”的發(fā)展?jié)摿Γ惙逄峁┝肆硪粋€視角。“目前，我國工業(yè)機器人市場容量約30萬臺，其商業(yè)模式是定制化開發(fā)，專業(yè)人員安裝、調(diào)試，甚至是陪工陪產(chǎn)。如果將來市場容量達(dá)到每年100萬臺，對安裝、調(diào)試、運維人員的需求將大幅增長。”陳峰說，工業(yè)機器人出廠自帶人工智能，開箱即用、一鍵安裝、預(yù)測性維護(hù)都是市場需求，也將變?yōu)楝F(xiàn)實。
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