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“机器人”是怎么被研究出来的?南都对话库卡研发人员

刘州 2022-11-19 20:08:43 显示全部楼层 阅读模式
月初,库卡中国集中发布了多款机器人新品。有自动化流水线和分拣作业“小能手”四轴机器人KR SCARA CS、有轻巧适用食药、电子等产品的二次包装领域中的全新KR 3 1200 Delta机器人、还有弧焊应用的得力“助手”新一代Edition系列弧焊机器人等等。

曾经颇具神秘感的机器人,如今已经走进千家万户和制造工厂。尤其是在工业机器人领域,数据统计,如今亚洲已经是世界上最大的工业机器人市场,2021年所有新部署的机器人中,中国的机器人安装量增长了51%,占全球机器人安装量的52%。

那么,这些“机器人”是怎么被研究出来的?作为工业机器人四大家族之一的库卡,又是在国内广阔的制造业应用场景中如何一步步升级?

本期,南都记者对话2022年美的集团科技月评选的“科技明星”——库卡中国研发高级经理王邵玉。

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要让中国机器人对标国际一流

20年行业老将加盟库卡

去年,位于佛山顺德北滘的美的库卡智能制造科技园,该园区去年机器人产量近1.8万台,华南第一,约占全国产量的5%。

今年,这个机器人制造基地更加繁忙。

10月底,美的集团发布2022三季度财报,集团机器人与自动化事业部前三季度营收195亿元,较上半年增长73亿元。库卡三季度财报显示,库卡中国收入6.45亿欧元(约合46亿元人民币),同比增长59.1%。

比数值更值得关注的,是作为全球工业机器人四大家族之一的库卡,近年不断升级的本土化之路。

库卡1898年诞生自德国,在机器人领域已深耕将近半个世纪。进入中国后,随着德国传统与中国创新不断融合,库卡在中国得以茁壮发展,实现产销研一体化,围绕中国企业核心需求,不断开发本地化产品。

举个比较直观的例子,早期库卡主流产品以中大型、重工业为主的机器人,更多应用于汽车、重工等领域,但是中国市场对中小型的机器人需求比较大,应用场景也更加广泛、需求更多元。

“作为技术追逐者,希望推动国内机器人技术达到国际一流水平。当制造业巨头美的和自动化智能化巨头库卡结合,对我来说既是行业的契机也是个人将机器人领域的行业积累得到最大发挥的机会。”王邵玉在2019年加入美的库卡时已是机器人行业的“老将”了,有将近20年机器人研发经历,2019年加入美的库卡后,王邵玉在产品研发过程中最大的任务和贡献就是“承德启中”:继承德国经验开启本土开发,建立满足中国速度德国质量的开发标准和体系,并建成中国一流的机器人设计团队和开发流水线。“当时的判断是正确的。”经过三年多实践之路,王邵玉说。

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在今年的发布会上,上海电器科学研究所(集团)有限公司副总裁 郑军奇为库卡SCARA全系列颁发《机器人洁净级认证证书》;从左至右:库卡产品企划负责人魏来,库卡研发高级经理王邵玉,上电科副总裁郑军奇
本土化升级之路

从解决人“不能做”到“不想做”

王邵玉在库卡工作的这三年多,也正是德国工业机器人结合中国制造不断升级的本土化之路。王邵玉将这个发展历程总结为:从解决“人不能做”“人不会做”到解决“人不想做”。

库卡机器人设计应用采用的是“正向设计”的流程与方法。何谓“正向设计”?就是基于行业客户的需求,以机器人系统数字化建模和全闭环全在环仿真分析,来精准匹配机器人整机和零部件开发。简单的说,就是确定要解决什么问题,从而研发相应的产品。

以去年发布的弧焊机器人为例,这款机器人的诞生就是为了满足中国的本土市场需要所开发产品,在今年11月的新品发布会上,又升级发布了Edition弧焊机器人家族系列。

这个焊接“小助手”的灵感来源自哪里?

“例如汽车行业很多应用场景都是’人不会做’或者’人不能做’,这与汽车行业的产品一致性、设计和零部件体积重量相关,很难依靠人工操作,因此不得不用机器人自动化方式操作。但在中国制造业市场,还有有很多非常典型行业需求,比如焊接领域。”王邵玉告诉南都记者,焊接领域的工作实际上是“人能做”的事,但是随着社会进步,愿意去承担焊接工作的年轻人越来越少了,而且由于工作环境较为恶劣,这项工作本身就对作业人员也有一定潜在损伤风险,“也就是说已经到了’人不想做’的状态,这就需要针对焊接环节去设计智能化自动化的弧焊工艺。”

研发设计弧焊机器人的灵感正是来源于此,就是对于国内弧焊工艺劳动力紧缺紧缺的现实。

在确定行业需求后,王邵玉和团队就启动了对应的项目。这也正是基于库卡“正向设计”的传统经验应用于国内市场需求。

事实上来看,这个焊接“小助手”得到了国内制造业企业的认可。从去年下半年产品推出后到现在,库卡弧焊机器人的市场反馈不俗,同时也在一定程度上缓解国内焊接领域缺工少人以及工作环境不佳的状态和问题。
焊接“小能手”的1+1>2

在供应链实现国产替代

但从市场需求到研发成品这个过程不是一帆风顺的,从创意到图纸再到成品往往一波三折。

在研发这个弧焊机器人的过程中,王邵玉和团队可谓是经历了一次不小的挑战。

“过往在库卡机器人的制造体系里,中国的供应商相对较少,主要以欧美、日本供应商为主。但我们在中国不仅要做出一流的产品,还要有一流的配套供应商,这是上下承接的关系。”王邵玉和团队在研发的过程中,决定要突破传统供应链的桎梏,与更多国产供应商合作,“但是不论是核心部件还是辅助部件,不是拿到一家供应商的零件就能用的,需要通过我们的正向设计体系和逆向集成体系,以及非常严格甚至严酷的考核和反复试错来选择供应商的。”

在各个领域精准匹配后,库卡机器人与跟国产供应商达成了1+1>2的效果。

“最终通过严格标准与供应商的各种磨合,包括零件优化、研发体系、质量管理体系,甚至设计能力等等,一方面提升了国产供应商的水平,一方面保障我们的整机性能与可靠性达到国际一流水准。”王邵玉说。

德国传统+中国创新与供应链的这种合力,不仅呈现了1+1>2的效果,甚至有些产品的部分指标还超过了德国原厂水平。

王邵玉还是以弧焊机器人为例,从最后呈现的工艺来看,这个焊接“小能手”的焊接效果和稳定性完全能满足国内制造业的需求。

在11月初举办的发布会上新一代Edition系列弧焊机器人亮相,升级后的产品采用大口径中空手臂设计,其紧凑的结构与中空手臂,实现了弧焊应用场景的更多灵活性。优化的本体设计,不仅提升了机器人的刚性,还有效防止机器人在焊接过程中出现的抖动,并结合高轨迹精度保证了良好的焊接效果。据介绍,在焊接工艺上,该机器人重复定位精度达0.04mm,以精准定位与稳定的焊接轨迹,确保高焊接品质。
“以始为终”

助力制造业数字化智能化转型

小小橙色“机器人”和研发团队的愿景不止于此。库卡的机器人的应景场景不仅仅是在自动化车间和数字化产线,更是在数字经济浪潮下,为中国制造迈向中国智造的转型之路赋能。

党的二十大报告提出:加快发展数字经济,促进数字经济和实体经济深度融合,打造具有国际竞争力的数字产业集群。

在数字经济的时代浪潮,数字化智能化的转型已经不是企业的选修课,而是关乎企业生存和长远发展的必修课,也是制造业高质量发展的必经之路。

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“库卡对美的制造体系已有一定的赋能,包括自动化车间与产线的数字化智能化转型升级。但是扩展来看,库卡的数字化智能化技术应用不仅是在美的等家电制造企业,更多已经应用在汽车制造企业,汽车制造领域可能一个车间或者一组产线就要用到500台甚至上千台机器人。但大量应用机器人后也会带来相应问题,与家电制造相比汽车领域对机器人的稳定性、可靠性要求更高。”王邵玉打了个比方,一条产线分布500台机器人,整条产线连贯协同,但只要有一台机器人出了故障,可能会面临整线停机。这给客户造成的损失是非常大的。另一个需求是当企业自动化后,希望能够通过可视化形式,看到整个产线和车间的运转状态,以及机器人使用率等,对整个生产管理提出更高诉求。

这就要求,制造业数字化智能化转型时代,机器人不仅能替代人更高效的“干活”,还要更加“聪明”,以便辅助决策。

在这一背景下,库卡还研发了KUKA Connect机器人全生命周期管理平台,支持云端和本地部署。在该平台上,客户可以随时轻松访问库卡机器人状态以及可视化数据分析结果,并实现机器人的维保管理和故障分析。并通过标准以太网与库卡机器人连接并实时收集其详细状态信息,借助大数据分析技术和专业库卡机器人研发与维护经验,为车间操作人员、维修人员、管理人员提供更高效的机器人全生命周期管理体验。

“我们希望基于库卡上百年在机器人及自动化领域的深厚积累,充分的本土化的同时注入我们中国特色研发的思路,包括中国特色制造业需求然后进行体系的重构。”接受南都记者的采访后,王邵玉马上投入下一场工作会议,谈及团队和公司不断努力的愿景,他用了四个字总结:以始为终。“目标很简单,就是要解决我们产业工人的双手,把德国库卡多年自动化与制造业的积累和经验,服务中国制造业的转型升级,这就是我和团队在库卡中国这个平台的期望和愿景。”

采写:南都记者 路漫漫

图片来源:美的库卡
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大神点评3

章紫枫 2022-11-20 07:01:46 显示全部楼层
珍爱生命,果断回帖。
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漠风逆 2022-11-22 18:48:10 显示全部楼层
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