冶煉金屬、冶煉礦石，在這樣的危險行業(yè)中，工人稍有不慎就會被數(shù)百攝氏度高熱的爐水燙傷甚至危及生命?，F(xiàn)在，這些工作由機器人完成。而像碼垛、搬運等枯燥的工作，機器人可以做得更精細。

如今，機器人能干的不再只是“傻大粗”的工作，機器人變得越來越有“感知力”，工作越來越精細。在我國機器人發(fā)展的數(shù)十年中，哈爾濱的企業(yè)一直走在前列，始終獨具優(yōu)勢，形成了一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

強勢領(lǐng)銜

工業(yè)機器人領(lǐng)域

日益崛起的“冰城力量”

今年5月11日，滿載50個集裝箱的哈俄班列“哈爾濱—比克良”包裝機械專列從哈爾濱國際集裝箱中心站發(fā)出，車上貨值750萬美元的工業(yè)機器人成套設(shè)備生產(chǎn)線來自哈爾濱博實自動化股份有限公司。經(jīng)過十幾天的長途運輸，這些機器人成套設(shè)備抵達俄羅斯一家正在興建的石化企業(yè)。

這家工廠采用了博實提供的一整套工業(yè)機器人系統(tǒng)集成解決方案?！爱?dāng)時，參與競標(biāo)的公司包括來自瑞士、捷克等歐洲國家的世界一流水平制造商，但他們大多只能提供單機設(shè)備，我們是唯一能提供一體化大系統(tǒng)成套解決方案的企業(yè)?！惫枮I博實公司副總工程師譚建勛說。目前，博實公司已累計對俄出口價值數(shù)億元的工業(yè)機器人成套設(shè)備。

眼下，這家俄羅斯石化企業(yè)即將投產(chǎn)。在寬敞明亮的車間里，由博實生產(chǎn)安裝的橡膠后處理成套設(shè)備像一條巨龍一直延伸到車間盡頭。洗膠、脫水、擠壓、膨脹造粒、干燥、物料定量、壓塊、薄膜包裝、金屬檢測、重量復(fù)檢、批號打印、裝袋、封口、輸送、碼垛、垛盤輸送轉(zhuǎn)運等一系列作業(yè)均由機器自動完成。

俄羅斯這家石化企業(yè)打造的“超級機器人工廠”整體造價約數(shù)千萬元?！斑@筆業(yè)務(wù)不是最大的，最大的訂單有上億元的，是國內(nèi)的訂單?！弊T建勛介紹，機器人產(chǎn)業(yè)鏈分為上游、中游和下游。上游生產(chǎn)核心零部件，被兩家日本企業(yè)占去大半市場;中游是機器人本體生產(chǎn)商，多半被國外四大家機器人生產(chǎn)企業(yè)壟斷。下游是系統(tǒng)集成商，針對特定機器人為終端客戶提供應(yīng)用解決方案。因為機器人裸機是不能完成任何工作的，需要通過系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。機器人也得“因崗設(shè)機”，把標(biāo)準(zhǔn)機器人加工改造成能適應(yīng)特定崗位的機器人。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成是機器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。到2017年底，我國工業(yè)機器人系統(tǒng)集成商數(shù)量超過3000家，博實在這個領(lǐng)域強勢領(lǐng)銜。

因崗設(shè)機

設(shè)計一套機器人集成系統(tǒng)

至少需要3個月

早在1998年，揚州一家化纖企業(yè)里有一臺從德國進口的抓取機器人壞了，德國廠家也處理不了。當(dāng)聽說1997年成立的哈爾濱博實公司創(chuàng)始人是哈工大機器人研究所的，工廠負責(zé)人便求助于譚建勛。

譚建勛在各處收集了一大摞相關(guān)品牌控制器的材料，研究透了再反復(fù)檢查機器，終于發(fā)現(xiàn)機械手的控制程序中有一處漏洞，在操作過程中會導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤。他修補了系統(tǒng)程序的漏洞，與其他工程師用時一周就解決了問題。廠家非常高興，當(dāng)即與博實簽訂了數(shù)百萬元的機器人生產(chǎn)線合同。

也是這個事情，讓譚建勛等工程師們意識到，給工業(yè)機器人做好“售后服務(wù)”，實際上是一項非常重要的工作。工業(yè)機器人系統(tǒng)集成其實就是圍繞機器人構(gòu)建一個完整的工作站或生產(chǎn)線，來完成工廠生產(chǎn)中的一項或多項工藝過程。

以碼垛工業(yè)機器人為例，除了機器人本體之外，還需要設(shè)計配套夾具、托盤倉和托盤輸送機等部件。“每個企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品都不同，生產(chǎn)工藝和廠房環(huán)境更是千差萬別，比如粉料、粒料、紙箱料、膠塊、塑料箱等物料不同，形狀、重量、大小也各不相同，這就需要系統(tǒng)集成工程師們根據(jù)各自企業(yè)生產(chǎn)需求設(shè)計特定的‘工具手’，進行抓取、搬運等動作，因此夾具設(shè)計也不同。”譚建勛說，根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度不同，一個全新的集成系統(tǒng)需要幾個工程師或一組工程人員設(shè)計，從設(shè)計到生產(chǎn)至少需要3個月時間，復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計周期有的會長達一年。

2005年，國內(nèi)自行研發(fā)的碼垛機器人由博實公司首先生產(chǎn)出來，并申請了國家專利。

博實的機器人系統(tǒng)集成首先在石化行業(yè)創(chuàng)下了品牌，又逐漸擴展到食品、糧食、飼料、物流、冶煉等行業(yè)。由于國內(nèi)集成商的響應(yīng)更快，維修時效往往比國外快得多，這就給生產(chǎn)廠家贏得了最寶貴的時間成本，市場大門逐漸打開。因為深耕機器人集成市場，依靠創(chuàng)新和差異化策略，博實在激烈的市場競爭中站穩(wěn)了腳跟，而同一時期很多機器人生產(chǎn)企業(yè)因為同質(zhì)化競爭而被市場淘汰。

省時省力

一臺礦熱爐冶煉機器人

每年能省300萬元

讓機器人能夠像人一樣具有精確的感知能力，是研發(fā)工程技術(shù)人員的努力方向。如今，夢想正在一步步實現(xiàn)。

一般來說，工業(yè)機器人主要應(yīng)用在作業(yè)危險、環(huán)境差、枯燥的行業(yè)領(lǐng)域，冶煉作業(yè)就是典型的工業(yè)機器人用武之地。業(yè)內(nèi)人都知道，礦熱爐爐前工是一個很危險的工種，以往工人稍有不慎就會被數(shù)百攝氏度高熱的爐水燙傷甚至危及生命。設(shè)計出安全穩(wěn)定的機器人設(shè)備來替代人工，就可以消除這一危險。

然而，研發(fā)的過程異常艱辛。“過去，礦熱爐冶煉機器人技術(shù)最先進的國家是日本，當(dāng)時日本的機器人技術(shù)以液壓為主，但液壓技術(shù)在礦熱爐生產(chǎn)現(xiàn)場可能會出現(xiàn)漏油等危險情況。因此我們沒有一味跟著他們走，而是另辟蹊徑，采用電伺服技術(shù)作為驅(qū)動力，完全避免了以前技術(shù)存在的種種弊端?！弊T建勛說，技術(shù)改進后，機器人對外部工作環(huán)境的感知更加敏感，反應(yīng)更加迅速。以出爐作業(yè)中關(guān)鍵的燒眼作業(yè)為例，用機器人操作探棒進行燒眼，因為是電伺服驅(qū)動的，探棒燒眼過程中受的外力能立刻反饋給機器人控制器，排除了液壓驅(qū)動方式對力感知遲滯的弊端，避免了探棒在燒眼時容易折斷的情況。

在新疆中泰礦冶有限公司的礦熱爐生產(chǎn)車間，一臺由博實研發(fā)的出爐機器人系統(tǒng)正在作業(yè)中，機器人大臂在高速地前后左右運轉(zhuǎn)著。作業(yè)現(xiàn)場不需要工人看守，工作人員在控制室的可視化操作臺前對機器人進行操控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐口異常時，工作人員會調(diào)整機器人。礦熱爐一個爐眼的燒眼、取釬、帶釬、修眼、堵眼等一系列爐前操作也只需一臺機器人即可自行完成。

從2016年第一臺樣機出爐，到2019年第三代機器下線，礦熱爐冶煉機器人設(shè)計原理不斷改進。機器人化生產(chǎn)不僅節(jié)省勞動成本，提升工作環(huán)境，還促進了工藝的提高和效率的成倍提升?！安嵮邪l(fā)的電石出爐作業(yè)機器人系統(tǒng)投用后，單臺電石爐裝置預(yù)計可減少操作人員12人，年節(jié)約人工成本122萬元;由于生產(chǎn)效率的提高，電費年可節(jié)省200萬元以上;再加上其他成本，一臺機器人每年能節(jié)省至少332萬元。”譚建勛說。如今，像新疆中泰一樣的眾多礦熱爐冶煉公司都在使用博實研發(fā)的工業(yè)機器人系統(tǒng)。在博實的推動下，國內(nèi)電石冶煉企業(yè)在逐步實現(xiàn)機器人化生產(chǎn)，并且使礦熱爐冶煉達到國際先進水平。2017年12月，基于在冶煉工業(yè)機器人方面的開拓性成績，博實得到了國家科技部1286萬元智能機器人專項重點項目支持，該筆資金將為新一代礦熱爐機器人技術(shù)研發(fā)和推廣注入更旺盛的活力。

優(yōu)勢明顯

技術(shù)、地緣優(yōu)勢

助推冰城機器人產(chǎn)業(yè)異軍突起

去年，哈爾濱博實公司向海內(nèi)外企業(yè)提供300臺套工業(yè)機器人設(shè)備，機器人及其他智能成套裝備業(yè)務(wù)營收實現(xiàn)8683萬元。與此同時，哈工大機器人集團在工業(yè)機器人方向持續(xù)發(fā)力。2019年8月，在世界機器人大會上，哈工大機器人集團(HRG)的T5輕型機械臂、機械臂全套、機器人控制器、自主協(xié)作臂、一體化關(guān)節(jié)、協(xié)作型柔性并聯(lián)機器人、機器人3D視覺無序抓取等創(chuàng)新產(chǎn)品，也讓世界見識了哈爾濱在工業(yè)機器人上的硬實力。

哈爾濱市工信委機器人處張志強科長說，除上述兩家，哈市具有產(chǎn)業(yè)化能力的機器人企業(yè)還有騰邁、盛世、行健等20余戶。我國工業(yè)機器人的大部分核心部件為自主研發(fā)和生產(chǎn)，在同類產(chǎn)品中價格優(yōu)勢明顯，性價比較高，且供貨周期短、服務(wù)響應(yīng)及時。整體來看，我國工業(yè)機器人核心零部件國產(chǎn)化的趨勢已經(jīng)開始初步顯現(xiàn)，但技術(shù)和經(jīng)驗積累還需要一定時間，大多數(shù)企業(yè)還處于小批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用階段。因此，培育具有國際競爭力的龍頭企業(yè)，帶動中小企業(yè)向“專、精、特、新”方向發(fā)展，形成集群效應(yīng)，增強產(chǎn)業(yè)競爭合力，是我們發(fā)展努力的方向。

據(jù)統(tǒng)計，2019年上半年全球機器人市場規(guī)模達到144億美元，而中國機器人市場規(guī)模已達42.5億美元，占全球近30%。2018年中國工業(yè)機器人的產(chǎn)量達到14.8萬臺套，占全球產(chǎn)量的比重超過了38%。

“在國內(nèi)工業(yè)機器人行業(yè)，我們一直是領(lǐng)頭人，現(xiàn)在我們正在發(fā)揮行業(yè)帶頭作用，用技術(shù)來支持和鼓勵更多本地企業(yè)，以下游的系統(tǒng)集成作為切入點，不斷提升技術(shù)創(chuàng)新能力，逐步開展中上游的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開發(fā)，靠更多的原創(chuàng)技術(shù)和產(chǎn)品提高企業(yè)的競爭力?！弊T建勛說。

哈爾濱機器人產(chǎn)業(yè)的地理位置不但不是劣勢，反而是東北亞版圖上的中心節(jié)點。“我們服務(wù)半徑更大，北到俄羅斯腹地，南到海南三亞，西北到新疆，服務(wù)的行業(yè)領(lǐng)域也廣，行業(yè)遍布石化、化工、橡膠、食品、物流、冶煉等各個領(lǐng)域?！弊T建勛說。

今年，《哈爾濱機器人特色小鎮(zhèn)創(chuàng)建規(guī)劃》出爐，在這片規(guī)劃面積約1.7平方公里的小鎮(zhèn)上，將建設(shè)成全國領(lǐng)先的五大機器人配套產(chǎn)業(yè)集群之一、全國三大具有國際競爭力的機器人龍頭企業(yè)之一、全國智能化生產(chǎn)生活模式示范和全國總部經(jīng)濟標(biāo)桿示范區(qū)，預(yù)計產(chǎn)值實現(xiàn)500億元。

數(shù)說全球機器人市場

144億美元

2019年上半年全球機器人市場規(guī)模達到144億美元。

42.5億美元

2019年中國機器人市場規(guī)模已達42.5億美元，占全球近30%。

14.8萬臺套

2018年中國工業(yè)機器人的產(chǎn)量達到14.8萬臺套，占全球產(chǎn)量的比重超過了38%。