我是新一代工匠，我來自長沙
先步機器人可以根據需要裝配的零件數和工程的復雜性，增加無窮多的“機械手”。長沙晚報記者 王志偉 攝
我是新一代工匠，我來自長沙勞動是從制造工具開始的。幾次工業革命的洗禮，把人類制造工具的水平，帶入了一個新的紀元——工業機器人。
2009年開始，全球工業機器人市場出現井噴。人口紅利漸退的中國，用工成本持續上漲，“機器人換人”需求越發旺盛，中國工業機器人市場在2013年開始快速發展。同年，中國超過日本，成為年購買機器人數量最多的國家，并一直蟬聯全球第一大應用市場至今。
隨著工業機器人的發展，“機器替人”“智能工廠”“柔性制造”這些詞被越來越多地提及，它們并不是“乏味”的制造產業在用花哨的辭藻自我包裝，而是國內制造產業形態變化中，切實需求的方向。
智能制造的浪潮之中，一批“長沙籍”高端工業機器人走上生產線，以精準、高效、智慧的方式，孜孜不倦地推動著中國智造加速。
誤差不超過半根頭發絲的“千手觀音”
人類對勞動工具的探索孜孜不倦，紡織車、風車、縫紉機等的出現，都大幅提高了勞動生產率，而它們“身上”還有一個共性，那就是凸輪技術。這種機械設計，利用凸輪進行旋轉，完成點對點的工作，精確度很高。
湖南先步信息股份有限公司以這種原理為基礎，融入最先進的工業理念，自主研發出了裝配線上的“千手觀音”——先步機器人。
說它是“千手觀音”，是因為在130毫米范圍內，它可以完成絕大部分中小型產品的裝配工作。一般一臺單臂多軸機器人相當于一只手，只能同時執行一個動作，而先步機器人則可以根據需要裝配的零件數和工程的復雜性，增加無窮多的“機械手”。
在車間，先步機器人的原創團隊專家、湖南先步信息股份有限公司智能制造首席科學家繆建偉向記者詳細介紹了它的先進之處。
1.8米的個頭搭配灰色的外觀，從造型上看，先步機器人并不搶眼，甚至還不如常見的多軸機器人長得“科幻”。但一旦運行起來，它的裝備精度可以達到0.005毫米，誤差不會超過半根頭發絲大小，“也就是說，我們機器人的裝備精度，已經達到了車床的加工精度，可靠性非常高。”繆建偉說。
“目前許多工廠使用的是傳統六軸機器人，不僅造價高，而且使用起來成本高、周期長”，繆建偉解釋說，針對不同的裝配產品，往往需要制造一套自動化設備，不論是硬件的設計、制造，還是系統的調試，消耗的時間都不短，一般至少要6個月。而且可復制性差，技術風險高。
但先步機器人的兼容性非常高，它是抽象出不針對裝配對象的標準化設計，軟硬件、結構標準化率超過70%，只剩下30%的針對裝配對象的“非標”工作。有了這種“大小通吃”的能力，根據裝配需要，從設計到應用，先步機器人的準備時間，只需要12周左右。
除了效率高、精度高，先步機器人還融入了大數據的理念。“每個托盤都有自己的‘身份編號’，在裝配的過程中可以自動采集數據。”繆建偉表示，對于用戶來說，通過一定周期的使用，就能對裝配數據進行分析，得到產量、合格率、運行效率等一系列的結果，“如果不合格率高，就可以及時對產品設計進行修改，從而降低生產成本。”
一身本事的先步機器人，可廣泛應用于電子電氣、汽車、醫療器械、食品、制藥、消費品等領域的潔凈與精密生產裝配。
視覺定位為機器人裝上眼睛
說到工業機器人，就不得不提到柔性制造。其最大的特點，是可以通過一套系統，同時加工多種不同的零件。如此前沿的工業技術，即便在自動化水平非常高的汽車制造領域也用得不多。
去年一部《戰狼2》刷新了國產影片的票房紀錄。電影中男主角的座駕——北汽BJ40越野車也隨之成為爆款。而北汽BJ40越野車生產線正是由湖南中南智能裝備有限公司（以下簡稱“中南智能”）提供的智能生產線制造的。
為了達到劇組加固車身的要求，該公司的“長沙一號”機器人焊裝生產線，為這臺車側面多加了100多個焊接點，整體加固20%。值得一提的是，這輛車的獨家定制，和其他普通車輛的正常組裝，都是在同一條智能生產線上實現的。
“能夠實現一條生產線上‘私人訂制’，正是得益于機器人柔性生產線的應用，”中南智能長泰機器人副總經理高狄向記者舉了個例子，他們為某汽車制造企業提供服務，僅需一條生產線，就能完成9大類、100多種細分型號的車型制造。“不僅節省了大量人力成本，而且生產效率翻了一番。”
在各類自動化生產線中，工件的位置往往不是固定不變的，機器人需要根據工件的實際位置對作業路徑進行修正。中南智能基于激光測量的三維視覺定位系統，以激光傳感器采集數據，通過軟件算法對數據進行處理，計算出工件相對于機器人的新位置。
這就相當于給生產線上的機器人裝上了眼睛，機器人以此判斷出工件當前的姿態和位置，通過數據接口發送工件光前的坐標給機器人，機器人完成抓取動作。以汽車車身為例，該公司自主研發的車身定位系統精度，可以在0.5毫米以內。
自主創新的能量，來源于產學研的緊密連接。中南智能已與湖南大學共建并獲批機器人感知與控制技術國家重點實驗室等科研創新平臺，擁有CTR自主品牌機器人及成套智能裝備生產線的制造能力。
目前，機器人滾邊壓合工作站、基于三維視覺的智能涂膠工作站已經成為中南智能領先于全國的優勢產品之一，重點向一汽、東風、北汽、長豐、吉利、比亞迪、本田、眾泰等知名汽車企業提供服務。
為機械把脈問診的遠程醫生
就目前的技術水平而言，機器人不論怎么發達，也難以實現自我維護。雖然相比血肉之軀，機器人已經非常“吃苦耐勞”，但還是架不住在使用的過程中，因為損耗或其他因素影響，產生各種各樣的問題，就像人生病需要問診就醫一樣。尤其是在一些關系到人類安全的領域，及時發現和診斷故障，意義非同小可。軌道交通就是其中之一。
坐過綠皮火車的人可能還有這樣的印象，列車到站后總會有身著制服的老師傅，提著一個錘子，對列車底部敲敲打打，他們大多是憑借自己的經驗，對列車的“健康狀況”進行判斷。
時至今日，高鐵早已四通八達，云計算、物聯網、人工智能等新興技術的發展，也為設備故障診斷帶來了新的挑戰和機遇。
唐智科技湖南發展有限公司在基于廣義共振/共振解調的故障診斷技術上，利用在航空發動機領域的故障診斷經驗，以及自2000年開始在鐵路機車、高鐵動車組、城市軌道車輛、風力發電機組上累積的海量故障案例數據，借助推理算法和智能模型等，研究了一整套服務客戶的PHM應用模式，并開發了基于故障診斷、狀態預測和故障知識服務的運用平臺，以實現對診斷對象的實時狀態監測、故障分析與預警，實現對診斷對象的故障機理診斷、故障預測及健康管理。
“打個比方，我們就像在列車上安裝了聽診器，實時收集和檢測數據，然后通過大數據后臺的診斷、分析，作出判斷，”唐智科技的相關負責人說。
今年1月，唐智科技診斷中心發現，某機務段的機車存在早期的軸承故障沖擊信息，沖擊特征明顯，且存在發展趨勢。中心馬上把相關數據和信息，反饋給了相關單位，通過及時維護，避免了更大故障的產生。
記者了解到，目前唐智科技的產品，在近60條城市軌道交通線路上應用，發現共計1000多起軸箱軸承、牽引電機軸承等故障；在鐵路機務領域10多年累計近20000臺機車上應用，累計發現40000多起故障案例，其中避免了可能引起重大事故的案例1000多起。此外，產品還在高鐵動車組領域經過運用考核，目前已經在CRH5、CRH380等車型上推廣應用。
相關鏈接
工業機器人
工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。
在“人工智能”的變革中，工業機器人扮演著重要的角色。如何讓機器人代替人進行更快速有效的工作，進一步解放勞動力，提高生產效率，成為了整個機器人領域思考的問題。
工業機器人作為先進制造業中不可替代的重要裝備和手段，已成為衡量一個國家制造業水平和科技水平的重要標志。目前我國正處于加快轉型升級的重要時期，以工業機器人為主體的機器人產業，正是破解我國產業成本上升、環境制約問題的重要路徑選擇。中國工業機器人市場近年來持續表現強勁，市場容量不斷擴大。工業機器人的熱潮也在不斷帶動機器人產業園的建設。
專家觀點
提高制造水平是工業機器人的最終目標
根據國際機器人協會的統計，有最新的數據表明光在2015年，在制造業中每一萬名工人中就有66臺機器人設備，而僅僅過了一年，這個數字又攀升到了77臺，外媒通過對這些機器自動化的調查發現這個趨勢還在繼續上升，機器人對于完全替代人類工作的時代似乎離我們越來越近。
在中國，工業機器人的市場，海外企業占據剩下的近七成份額。在智能手機和家電領域，中國企業在短期間內有望反超日本企業，但在機器人領域，包括技術實力在內，仍存在差距。
此前有日本媒體報道稱，在屬于工業機器人最大市場的中國，當地企業正逐步具備實力。在相關領域，中國企業的市場份額2017年突破三成，正在慢慢追趕日歐企業。
今年50余歲的繆建偉先后在瑞士、德國、新加坡從事智能制造科學研究，具有30年豐富的設計及項目、團隊管理工作經驗。目前他在湖南先步信息股份有限公司智能制造擔任首席科學家。
“工業機器人的核心零部件，例如控制器、伺服電機、減速機，都是制約中國機器人產業的主要瓶頸，”繆建偉表示，這些核心技術掌握在外企手中，其中不乏涉及軍工。
外部因素的制約是一方面，內部環境和企業理念，則是另一種桎梏。“現在許多企業對工業機器人的熱情非常高，但他們的初衷更多在于以機器替代人，以此來提高效率，降低成本。”繆建偉說，其實工業機器人的最大優勢應該是提高生產制造的質量和品質。雖然企業趨利無可厚非，但長久看來，對于從制造到智造的提升并無益處。
近年來長沙的制造業發展迅猛，涌現了一批工業機器人的制造企業，在他們看來，機遇與挑戰并存。
中南智能長泰機器人副總經理高狄還有一個頭銜，那就是長沙市人工智能及機器人產業鏈黨支部副書記，在他看來，工業機器人除了在研發上發力，應用領域也需要社會各界共同推進。
在他的辦公室里，掛著一張中國鑄造產業聚集地分布圖，上面密密麻麻地標明了各省產業基地和園區的分布，而湖南地區則顯得非常空曠，只在長沙有一個泵閥產業基地，“雖然我們安家在長沙，但是墻內開花墻外香，大部分業務都在外省，”他希望在未來的發展上，湖南能夠引進更多對工業機器人有應用需求的企業，“產業鏈建設是今年長沙經濟工作的重要抓手。只有長沙市22條產業鏈扭成一股繩，各關聯產業鏈相互支撐、相互配套、相互合作，才能打造世界級制造業集群。中南智能也將為多領域、全產業鏈用戶提供自動化、數字化、智能化改造服務與智能產品，為長沙高質量發展提供強勁動能。”
