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數控車床加工機器人正在走向市場
2018-12-29

作為一種前沿技術研究領域,數控車床加工機器人正在從實驗室走向市場,對此美國密歇根州立大學電氣及計算機工程系教授、中國科學院沈陽自動化研究所席寧指出,以數控車床加工機器人為代表的超限機器人技術,有望拉動機器人產業的發展,并將會成為一個極為重要的應用領域。
數控車床加工

 

  機器人的應用領域飛速擴展
  席寧指出,當機器人最開始出現的時候,機器人和人在同樣的環境里進行工作,發展機器人主要的目的是代替人五金加工程機械雖不會出現去年過熱現象,但今后幾年仍然會維持較大程度的增長態勢。 由于信息技術的發展,從機器人簡單的代替人,現在發展到可以擴展人的能力,機器人除了能夠干一些人能干不想干的工作以外,還能干一些人干不了工作。比如機器人聯網后,人可以通過網絡控制遠處的機器人,就可以做一些人夠不著、摸不著的事情,所以信息技術給機器人提供了新的動力,同時也提供了新的應用。
  另一方面,納米和微納米技術的發展也給機器人提供了新的應用領域。比如在微納米領域,最具有挑戰性的問題就是環境非常小,人類要操作的位置也非常小,現在機器人把原來看不見、摸不著的東西變得能看到、能摸著,擴展了人在微小環境里的加工能力。而生物技術的發展也給機器人提供了很多新的應用領域,但是生物領域跟傳統的制造業不太一樣,因為細胞生活在特定的生理條件下,要把機器人技術推廣到這個領域,不僅是操作的物質很小,環境也很特別。
  所以從這幾個方面講,機器人能夠擴展人的能力,能夠克服距離給人帶來的困難,也能克服尺度給人帶來的困難,還能夠克服環境給人帶來的困難,比如生理環境。綜合起來,機器人除了簡單的代替人以外,還能拓展人的能力,這就是超限機器人,可以超越人的限度,克服距離、尺度和環境給人類帶來的困難。
  信息技術帶來的新角色
  機器人最重要的應用就是自動化,機器人是自動化的工具。但是要達到自動化的目的,首先要有機器人,同時還要有傳感器,這兩個東西結合起來才能產生自動化。因為通過傳感器可以把物理世界的信息變成數據,通過對數據的分析可以作決策,反過來作用到物理世界上,這就是自動化的過程。
  現在機器人和傳感器變成了一個從信息世界、數據和物理世界中間的交互工具,所以機器人從簡單的代替人的工具變成了一個互聯網基礎設施,這個就是信息技術發展帶給機器人的新角色。
  通過機器人聯網,可以形成所謂的物聯網,機器人通過傳感器可以監測環境,同時還可以通過物聯網和機器人可以遠程使用加工設備進行加工深圳cnc加工而對于精確的追求,必然反過來提高標準的精度。這樣可以把原來距離給人類帶來的困難通過機器人技術和網絡技術克服了。同時還可以通過網絡進行一些醫療的診斷和治療,通過網絡讓機器人做一些安全和國防方面的工作。
  在開發技術方面,現在通過網絡和機器人的結合,可以進行遠程的感知和操作,這樣網絡不僅能夠傳播信息、數據、聲音等多媒體信息,通過網絡還可以傳播動作、感覺,把這些動作、感覺和傳統的聲音、圖像結合起來,就要叫超媒體。
  縮小了設計、生產和用戶的距離
  席寧指出,在制造方面,現在很多工廠都是由于勞動力價格的原因設置在別的國家。比如美國汽車的座椅是在美國設計的,但是生產可能在墨西哥生產,所以要對座椅的質量進行檢測。通常可以用人直接觸摸就可以感知軟硬程度并進行打分,判斷椅子是否達到要求。但在遠程的情況下,則可以通過機器人技術,機器人帶有傳感器,通過觸摸把感覺通過網絡傳過去,設計人員在遠程再通過觸摸裝置,便可以達到直接觸摸椅子的感覺完全一樣的感覺,這樣能夠進行質量控制以及幫助他們進行設計。通過機器人和網絡技術就把生產和設計中間的距離縮短了。
  同時,人們還可以用這種技術進行客戶定制,比如去買車,每個椅子都是一樣,但是如果有這個機器人技術,通過數學模型把感覺再現出來,買車的時候可以一直摸,直到選出合適的,然后根據數據造出一個椅子,滿足你的需求。正是基于此,機器人技術把設計、生產和用戶之間的距離縮小了。
  當前,微納米技術給機器人的發展有什么推動和新的應用?席寧指出,微納米技術的發展重要的方面是出現了很多新的材料,如納米碳管、石墨烯,把這些材料變成有用的裝置,比如傳感器、電子元器件,其中很重要的過程就是制造過程。
  制造業應用機器人最成功
  席寧表示,機器人技術最成功的應用領域是制造業,特別是汽車制造業。大概有90%的工業機器人都用于汽車制造的過程。但生物醫藥領域的產值遠遠大于汽車行業,但是在新藥開發的過程中,很多過程都是人工的,且開發成本是非常高。怎么樣把這個過程變成自動化是一個非常重要的工作,是今天醫藥行業面臨的一個很大的挑戰。
  現在開發一個新藥要10~15年的時間,要花10億~15億美元。像輝瑞制藥這樣的公司每年只能開發出1~2個新藥,花費的錢很多。人類卻不斷出現新的疾病,病越來越多,研發藥物的費用越來越高,出現的新藥越來越少,是人類面臨的很大挑戰,解決這個問題重要的途徑就是把新藥開發的過程自動化,如果能夠自動化,帶來的效益是非常高的。所以怎么樣把機器人技術用于新藥開發過程值得研究。
  整個汽車行業的產值是8650億美元,人們估算機器人和自動化技術產生了6560億美元的產值,如果不用機器人、自動化,現在的產值也就2000多億美元,自動化和機器人帶來了6000多億美元的產值。如果用同樣的模式把這個轉移到制藥工業,比汽車產值大,能夠達到9800億美元,而且自動化程度非常低,潛在的產值有6800多億美元的空間。如果能夠成功的把機器人和自動化用于新藥開發,產生像今天汽車工業這么大的應用,能夠創造五六千億美元的產值,這是潛在非常大。但問題和挑戰也是很大,困難也是很多的。
  在這方面,席寧和他的團隊計劃開發一套自動化的系統,就像今天生產的自動化一樣,不是裝配零件而是開發新藥,以提升新藥開發的效率。
  總之,機器人技術除了代替人以外,更重要還能拓展人的功能,能夠做一些人做不到的事情,通過跟信息技術結合可以在遠處進行感知和控制。通過數控車床加工機器人可以在微小的環境中進行感知和控制,能夠克服由于距離、尺度、環境給人帶來的困難,然后進行操作和控制。
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