機器人走出護欄與人協作，智慧製造產業鏈生態現雛形
9月23日，歷時5天、參展規模和專業觀眾數量均創歷史新高的第20屆中國國際工業博覽會在國家會展中心（上海）圓滿落幕。本屆工博會共吸引境內外專業觀眾17.4萬人次，較去年同期增長3.6%。澎湃新聞（www.thepaper.cn）在本屆工博會上看到，人機協作、機器視覺識別、定製化柔性生產、 工業互聯成為關鍵詞。
隨著電子行業市場需求的快速增長，與傳統工業機器人相比個頭和載荷更小、精度更高的人機協作型機器人在本屆工博會上持續升溫、新品頗多。帶有機器視覺功能以實時檢測產品的合格率，成為此類機器人的標配。依靠壓力和電流感知，人機協作機器人可以在接觸到人類時自動停止工作，這令它們擺脫了傳統生產車間裡用於人機隔離、保護工人的護欄，也不必再刷上醒目的色彩用於警示。小批量、個性化生產需求的湧現和擴大，令製造業傳統的生產方式與組織管理形式面臨新的變革。本屆工博會上，與未來數字化工廠有關的智慧製造場景和應用正在成為可觸碰、可驗證的現實呈現，從虛擬模擬到智慧製造工作站，再到工業資料的雲端資訊交流，一切都可以實現實時進行，最大程度縮短停機時間、提高生產效率。
機器人展館：走出護欄的人機協作
人機共舞的工業機器人展館，是工博會最熱鬧的區域之一。各大機器人廠商紛紛把自家的招牌產品，乃至整條流水線頒上展臺，以顯示智慧製造的力量。位於行業第一陣列、被稱為機器人四大家族的發那科（FANUC）、安川電機（Yaskawa）、ABB和庫卡（KUKA）是本屆工博會的最大亮點之一。
儘管絕大多數機械臂仍在圍欄乃至玻璃櫃裡工作，但相當一部分機械臂已經可以走出隔離區域，充分與觀眾互動。人機協作的大趨勢，或許是對機器威脅論的最好回擊。
世界四大機器人公司之一的庫卡（KUKA）此次帶來的新品，就是輕型機械人LBR iisy。總部位於奧格斯堡的庫卡曾是德國的國民品牌，美的集團於2017年1月斥資37億歐元完成收購。
KUKA六軸協作機器人LBR iisy
iisy可以按要求從盒中揀出不同牌子的餅乾，並輕輕放置在指定的方框中。這吸引了不少參會觀眾駐足，在一旁放置的pad上點選下單。只要在桌上劃定的圓圈範圍內，不管餅乾盒和方框被移動到何處，機械臂都能精準裝載後解除安裝。
該六軸協作機器人重18.8千克，伸臂範圍600毫米，有效載荷為3千克。庫卡工作人員告訴澎湃新聞（www.thepaper.cn），機器人的每個軸上都安裝了感測器，一旦在工作中觸碰到阻力，就會輕輕彈開。此外，感測器可以記錄壓力的變化，在人類的牽引下學習一套工作路線。
LBR iisy將於2019年正式進入市場。這種使用者友好度高的輕型機器人可以適應狹窄空間內的人機協作，並且幫助只受過少量培訓的半熟練人員，避免面對複雜程式設計手忙腳亂的情況。開放、非結構化和充滿變數的環境，最能展現LBR iisy的遊刃有餘。
ABB的緊湊型協作機器人單臂YuMi也在工博會上完成了中國首秀。它與雙臂YuMi具備相同的安全性、精度和易用性，並進一步提升柔性，可滿足多品種、小批量、短節拍的生產需求。
ABB YuMi單臂機器人
發那科（FANUC）公司則展示了一款無護欄的汽車擋風玻璃塗膠機器人系統，通過DCS功能和區域感測器的組合，實現高速工作模式與協同工作模式的自動切換。
該機器人系統具有觸碰停止和退避動作功能，充分保證協作人員的安全。
除了小巧靈活的機械臂，大塊頭也能參與人機協作。中科新鬆有限公司的新鬆HSCR20複合機器人摘得了此次的工業設計金獎。這是一款擁有完全自主智慧財產權的全球最大負載級人機協作型移動作業機器人，採用輪廓導航方式，導航精度達到±10mm；採用6軸20公斤大負載機械臂，精度高達±0.05mm，且具備牽引示教功能。
包括手動牽引在內的機器示教是人機協作的重要方式之一，日本不二越株式會社（NACHI）以一種更生動的方式讓觀眾隔空示教：觀眾拿起手中的畫筆在玻璃板上塗寫，玻璃板對面的機器人同樣舉著畫筆，模仿人類畫畫。
NACHI機器人
NACHI工作人員表示，這些示教動作與軌跡會被計算機記錄，並複製到旁邊的一臺拋光機器人上，以實現一些更精細、更復雜的機器拋光。
對於機器人來說，視覺不僅能幫助人機協作，更是所有智慧生產環節中的重要感官。其中，3D視覺系統就像是人的眼睛，除了看到物體之外，還可以得到多維資訊。3D視覺可以適應散亂無序環境中的定位，對複雜物體進行立體識別和快速抓取。
發那科展示的高速視覺分揀陣列系統，能迅速將方形和圓形餅乾分揀，速度令人眩目；最新款緊湊型SCARA機器恩同樣能對紅黃雙色球實現高速準確的拾取和放置。
發那科高速視覺分揀整列系統和最新款SCARA機器人
此外，發那科還將一條雙色杯注塑包裝智慧流水線搬上展臺，觀眾通過微信下單後，數臺機器人在各自工位各司其職，相互協作，配合智慧拆垛，AGV（自動導引運輸車）搬運，最終完成定製化商品，宛如一個微型的智慧工廠。整個迷你工廠採用視覺化管理。
ABB還展示了基於3D視覺技術的質量檢驗，可以檢測出微小的缺陷，代替低效、易錯的人工離線質量檢驗。這在多品種、小批量的製造環境中尤其重要。ABB認為，通過使質檢工序數字化，企業能夠對生產零件進行100%檢驗，確保零缺陷。
未來工廠：智慧製造全產業鏈生態雛形已現
智慧製造、互聯工廠與數字化理念，在本屆工博會的自動化展館有著淋漓盡致的體現。
未來手機如何裝配？德國西門子公司展出的與博眾精工聯合開發的手機裝配線，通過數字化雙胞胎技術達到虛實結合的效果，實現事半功倍。在虛擬世界中完整地模擬出裝置的研發、生產製造和運營維護過程，並且在模擬過程中不斷進行調整和優化，可以減少物理調整時間。比如，在該案例中，在正式投產前進行虛擬模擬，令產線調校的時間縮短了一半。生產過程中，通過連線西門子工業雲MindSphere實現預測性系統維護和更多的遠端服務。
西門子、博眾精工裝配線
由日本三菱電機自主研發設計的智慧製造解決方案e-F@ctory，獲得了本屆工博會金獎。該系統能夠實現生產現場的全面成本降低，將生產現場和資訊系統無縫連線，實現貫穿開發、生產和維護的全生命週期人、機器與IT的有效管理。
在三菱電機展臺，現場工作人員對澎湃新聞介紹稱，e-F@ctory源自該公司設計的一套概念，從2003年開始在三菱電機內部工廠進行試驗，目前已升級到第四代，從最初以節能減排、提高效率為主要功能的方案逐漸演變為包括產線佈局、生產技術、場內物流在內的整體規劃。鑑於工業使用者的資料敏感性，e-F@ctory可以部署在公有云，也可以進行本地部署。目前，三菱電機以諮詢公司的身份，為有意規劃數字化工廠的客戶設計3-5年的分佈實施路線圖。
在傳統制造中，一條產線只生產一個規格的產品，但多樣化、小規模定製產品的出現對產線的靈活性提出挑戰：如何根據訂單要求不同，同時生產不同產品，又要保持成本與批量生產時相類似？在奧地利貝加萊公司展臺，兩條柔性輸送系統作出了演示。據現場工作人員介紹，此次展出的柔性輸送系統ACOSPOStrak，其分流與匯流的能力令產線組織更為靈活多變，將大批量生產的經濟性延伸至批量為1生產。比如三種不同顏色的果汁從不同的產線生產出來，可以根據需要設定組合方式，進入ACOPOStrak匯流後，可以包裝為3種不同顏色為一盒的組合，也可以是2+1的組合。
貝加萊展示的另一條柔性電驅輸送系統SuperTrak
德國博世集團旗下的博世力士樂公司，是德國工業4.0戰略的重要發起者之一。博世力士樂公司在今年工博會上展出了一款可移動式的人機協作機械臂。據博世力士樂液壓及自動化有限公司工作人員介紹，傳統機器人在工廠佈局結束之後很難移動，該公司展出的APAS人機協作智慧系統是移動式的，在一些生產節拍不是很高的地方，一臺機器人可以適用於幾個工作站或者幾條產線來降低成本，並且通過重新佈局，可以快速適應新產品的要求。
該工作人員稱，大多數人機協作機器人通過電流感應，也就是說，要等到碰到人之後機械臂才能感應到並停下工作。但有時候它已經對人造成損傷。APAS人機協作機器人在工人靠近到一定距離之內就能感應到，比如距離30釐米之內就會自動停止動作。這樣完全不會對人工造成損傷，這款技術是博世獨有的。除此之外，三個夾爪當中配有攝像頭，抓取物品的同時會進行影象識別，來判斷產品是否合格。
APAS人機協作智慧系統，機械臂來自發那科，博世力士樂在此基礎上集成了感應系統和視覺識別系統在自動化展區逛一圈下來，可以大致勾勒未來互聯工廠的圖景：生產線上任何功能設定和調整都可以事先在虛擬模擬中進行測試，如果測試成功，就能快速無縫地在實際生產線上投入應用。以不變應萬變的靈活產線即便要進行大規模重構也十分便利，通過快速程式設計和新功能虛擬測試，可以將新模組快速整合到實際生產線上。最重要的是，有了開放的標準，上述過程將變得十分便利。
在互聯工業時代，每個產品都帶有一個身份證，可以告知每個工作站應該做什麼。與該產品有關的能耗、耗材和質量資料，都記錄在身份證上。這些資訊在雲端實時流動，生產過程實現了自主化、智慧化。一旦出現任何隱患和問題，系統能很快識別問題原因並給出解決方案。