許多尖端技術都與機器人學領域相關聯(lián)，如機器學習和人工智能、人工智能、人機協(xié)同或自主移動系統(tǒng)。智能機器人是制造業(yè)數(shù)字化的重要組成部分，全球制造業(yè)面臨巨大挑戰(zhàn)。
然而，隨著消費趨勢的迅速變化，資源的短缺，技術工人的短缺，社會的老齡化以及對本地產(chǎn)品的需求，基于柔性工業(yè)機器人的自動化為這些挑戰(zhàn)提供了解決方案。因此2019年我們不僅看到投入運行的機器人數(shù)量顯著增加，而且看到越來越多的機器人應用在新的應用領域。
世界機器人格局和趨勢如何？
IFR數(shù)據(jù)預計，在經(jīng)濟不確定性的推動下2019年將持平，機器人銷量約為42.1萬臺，具體數(shù)據(jù)將于2020年9月公布。
在其2019年9月公布的顯示，2018年全球機器人安裝量增長6%，達到422271臺，價值165億美元（不含軟件和外圍設備）。機器人的操作庫存計算為2439543個單位（+15%）。
從行業(yè)上來看，因為機器人客戶行業(yè)變化，汽車和電氣/電子行業(yè)在主要目的地中國和北美一直是貿易沖突的主角，向全球經(jīng)濟擴散不確定性。然而，汽車工業(yè)仍然是最大的客戶行業(yè)，占總安裝量的30%，領先于電氣/電子（25%）、金屬和機械（10%）、塑料和化工產(chǎn)品（5%）和食品飲料（3%）。
從歷史數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢來看，自2010年以來，由于全球這一增長趨勢的持續(xù)，對工業(yè)機器人的需求大幅上升使得工業(yè)機器人的自動化和持續(xù)技術創(chuàng)新。2013年起到2018年，年安裝量平均每年增長19%（復合年增長率）。介于2005年和2008年，機器人的年平均銷量約為11.5萬臺，在全球經(jīng)濟和金融危機導致機器人裝置下降到2009年6萬套，大量投資被推遲。2010年，投資騰出空間，將機器人安裝量提高到12萬臺。2015年以前，每年安裝量增加了一倍多，達到近25.4萬臺。2016年每年超過30萬臺，2017年，安裝量激增至近40萬臺。2018年共安裝283080臺，僅比上年增長1%，但仍為連續(xù)第六年的新高峰。
各國的情況都不算樂觀。歐洲和美國在亞洲停滯不前的情況下強勁增長，但亞洲盡管2018年增長大幅放緩，仍然是世界上最大的工業(yè)機器人市場。2018年新部署的機器人三分之二（67%）安裝在亞洲。從2013年到2018年，機器人年安裝量平均每年增長23%。2018年，亞洲三大市場的情況有所不同：中國（154032臺；-1%）和韓國（37807臺；-5%）的裝機數(shù)量下降，而日本（55240臺；+21%）的裝機數(shù)量大幅增長。
第二大市場歐洲的機器人安裝量增長了14%，達到75560臺，連續(xù)第六年創(chuàng)下新高。2013-2018年年均增長率為12%。美國的增長率甚至更高：2018年安裝了約55212臺機器人。這一數(shù)字比去年增長了20%，與亞洲和歐洲一樣，這是連續(xù)第六年出現(xiàn)的新高峰。2013年以來的平均年增長率為13%。74%的全球機器人裝置分布在五個國家2包括澳大利亞和新西蘭14，世界機器人2020工業(yè)機器人有五個主要的工業(yè)機器人市場：中國、日本、美國、大韓民國和德國。這些國家占全球機器人裝置的74%。
自2013年以來，中國一直是世界上最大的工業(yè)機器人市場，在2017年和2018年占總安裝量的36%。2018年安裝154032臺。這比2017年（156176臺）減少了1%，但仍超過歐洲和美洲安裝的機器人總數(shù)（130772臺）。有關詳細信息，請參閱第3.3.1章。2018年，日本的機器人安裝量增加了21%，達到55240臺（新的峰值）。對于一個工業(yè)生產(chǎn)自動化水平已經(jīng)很高的國家來說，2013年以來17%的年均增長率是非常顯著的。連續(xù)第八年，美國的機器人安裝達到了一個新的峰值水平（40373臺；+22%）。2010年以來，全國各制造業(yè)生產(chǎn)過程自動化已是大勢所趨。
年度安裝方面，美國在2018年從大韓民國獲得了第三名，在美國，最強勁的增長來自其他行業(yè)。例如，機器人在美國食品和飲料行業(yè)的銷售額在2018年增長了72％，售出了2754臺新機器人，但仍然僅占美國汽車行業(yè)銷售額的18％。在大韓民國，自2016年達到41373臺的峰值水平以來，每年的機器人安裝量一直在下降，2018年，共安裝37807臺機組（-5%），這個國家的安裝數(shù)字很大程度上取決于電子工業(yè)，而電子工業(yè)在2018年經(jīng)歷了艱難的一年。不過，自2013年以來，安裝量平均每年增長12%。有德國是世界第五大機器人市場。2018年，機器人安裝數(shù)量激增26%，達到26723臺的新高峰，這個國家的安裝數(shù)字主要是由汽車工業(yè)驅動的。
在西歐，德國和意大利推動了19％的增長。意大利是歐洲第二大工業(yè)機器人市場，2018年銷售額增長27％。東歐的增長有所下降，除了俄羅斯聯(lián)邦和波蘭，這兩個國家的銷售額均比2017年增長了40％以上。
庫卡的車間
而在德國，機器人行業(yè)的代表企業(yè)庫卡在Industrie 4.0的元素支持下：其零件加工過程可洞悉面向未來的生產(chǎn)過程，其過程讓人震驚。
乍看之下，位于德國奧格斯堡的kuka工廠的10號生產(chǎn)車間看起來就像德國或國際機器制造商的任何其他生產(chǎn)環(huán)境：空氣中散發(fā)出些微的油味，各個制造商的機床都在努力加工金屬零件-勤奮的員工在主持節(jié)目。其中一名員工是Rainer Eder-Spendier，10號廳自動化和機器人技術主管。“我對這個廳充滿熱情，”這位51歲的老人說?！吧a(chǎn)中高度和明智的自動化程度使我們與眾不同。我們在這里采用智能自動化和數(shù)字化技術?！?/p>
乍看之下您不會注意到：大廳中的所有機器都連接到云，并具有各種Industrie 4.0功能。Rainer Eder-Spendier手持平板電腦，站在包圍機床的Burkhardt + Weber安全柵欄前面，他解釋道：“例如，我們對整個大廳進行了數(shù)字化概覽。這類似于智能手機的地圖應用程序。它使我能夠監(jiān)視所有機器并檢索它們的數(shù)據(jù)?！?/p>
他用食指快速敲擊，檢查兩個Heller加工中心的狀態(tài)，這些中心由KUKA機器人定期進行裝卸。類似于智能手表或健身追蹤器，機器人和機器收集各種各樣的數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦?。然后，?shù)據(jù)以各種可視化形式顯示在平板電腦的用戶界面上?！暗@還不是全部，”這位慕尼黑人說，他已經(jīng)在KUKA工作了25年以上。
他介紹道：“如果出現(xiàn)錯誤消息，我們可以使用由我們的服務技術人員多年編譯而成的Wiki類型的服務。該數(shù)據(jù)庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產(chǎn)過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG?！?該數(shù)據(jù)庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產(chǎn)過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG。” 該數(shù)據(jù)庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產(chǎn)過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG?！?/p>
溝通是智能生產(chǎn)的基礎
10號館共有7個單元和11個機器人。這些機器人的型號不同，均由KUKA制造。他們使用的機器是各種制造商的商用機床。機器人加工諸如底架，旋轉柱，臂和連桿臂之類的組件。組件在機器人組裝車間的隔壁組裝?！霸谶@個大廳中，機器人負責制造機器人所需的各種組件，” Rainer Eder-Spendier總結說。然后他繼續(xù)強調：“不僅要徹底測試新的技術可能性，而且要以一種真正明智的方式進行部署，這很重要。機器具有可容納所謂握手功能的接口也很重要。”
握手是指機器人與機床之間的通信。如果系統(tǒng)的各個組成部分相互協(xié)調，這是必不可少的。在單元中，機器人可以充當主機或從機。作為主人，機器人會指定程序并通知機器，例如，已經(jīng)裝載了工件并且現(xiàn)在可以關閉門。如果將機械手部署為從機，則它會響應來自外部控制器的命令。
縮短生產(chǎn)時間，提高效率
機床通常由工人手動裝載。工人經(jīng)常站著等待機器完成工件的加工。一旦完成了加工程序，工人就將工件移出并將其放到托盤上，然后再將新工件裝載到機床中。該過程不僅單調，而且效率相對較低。正如我們從10號展館看到的那樣，可以使用自動化來優(yōu)化流程?！霸谖覀兊拇髲d里，機器人承擔著裝卸機器的任務，” Rainer Eder-Spendier解釋說。因此，很少有人參與生產(chǎn)過程。實際上，即使在周末和夜班期間，也可以在一定時間內無人參與的情況下運行生產(chǎn)過程?！?為了做到這一點，這些單元配備有進料裝置，例如轉盤和進料傳送帶。工人手動將這些零件裝入要加工的零件。因此，根據(jù)準備好的工件數(shù)量和機器要執(zhí)行的任務，機器人可以使用長達8個小時的庫存。
機器人還執(zhí)行次要任務，從而提高了生產(chǎn)率。Rainer Eder-Spendier舉例說：“在我們的某些單元中，機器人將螺旋油的螺紋切成預先鉆孔的孔，而機床則在加工下一個工件?！?在大多數(shù)單元中，工件去毛刺是機器人執(zhí)行的另一項任務。以此方式，有效地利用了等待時間，并且由于減輕了機器的加工任務，例如鉆孔和銑削操作落入+/- 0.2 mm的公差范圍內，因此縮短了單個零件的生產(chǎn)時間。因此，可以在機床上更好地利用寶貴的加工時間，并且可以生產(chǎn)更多的零件。
機器人+機床
實際上，第10號展館中的一個機器人單元可能看起來像這樣：制造商Grob生產(chǎn)的三臺機床可使用30多個系統(tǒng)托盤，因此可以快速靈活地響應各種要求。工人將要加工的工件夾緊在轉換站的夾緊裝置中。接下來，將組件與托盤和固定裝置一起裝入單元。KR 600 R2830 FORTEC機器人執(zhí)行各個步驟的鏈條，并將材料從機床運送到返修單元，在返修單元中完成金屬零件的加工，例如去毛刺，鉆孔或配備螺旋油。機器人通過線性單元接近三臺機器，然后將完成的零件帶回到相關的操作員位置。工人松開夾緊裝置，
在另一個具有制造商海勒（Heller）制造的兩個加工中心的單元中，過程類似。借助氣動夾具，KR 500 L480-3 MT FORTEC機器人拾起已放置在轉盤上的工件并將其裝入兩臺機器之一。為了使其能夠交替加載兩臺機器，將機器人安裝在線性單元上。四個進料站可提供足夠的原料。一旦機器中的加工過程完成，機器人就會在轉換站對零件進行去毛刺。最后，機器人將零件放到轉盤上。
Burkhardt + Weber公司的機床也由KR 500 FORTEC機器人進行裝卸。加工連桿臂和旋轉柱的機床配備了一個雙托盤更換器：一個托盤容納連桿臂的夾具，另一個托盤容納旋轉柱的夾具。當機器人將工件裝載到一個托盤上時，機器將對夾緊在另一托盤上的工件進行操作。
自動化和聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢
Rainer Eder-Spendier說：“自動化使工人的工作變得非常容易，因為在大多數(shù)情況下，工人不再需要手動將重的工件裝載到機床上?！?僅要求工人提供材料。但是，這需要更少的時間和精力，這意味著該系統(tǒng)可以實現(xiàn)更高的生產(chǎn)率。另一個優(yōu)點：不需要擁有專門針對機器人的專業(yè)知識來執(zhí)行去毛刺任務。
單元切換到該模式后，便可以使用KUKA.CNC軟件（如常規(guī)機床）以G代碼操作它們。記錄的數(shù)據(jù)，甚至是與KUKA以外的公司制造的組件相關的數(shù)據(jù)，都可以在云中使用。這樣，就可以始終具有對當前生產(chǎn)過程的完全可見性和完全控制權，實現(xiàn)更高的透明度并始終優(yōu)化任務計劃。
雖然德國的工業(yè)制造在新世紀以來一度不景氣，但從庫卡工廠，卻看到德國本身的自動化技術仍然走在世界前列。
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