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

如今，機(jī)器人能干的不再只是“傻大粗”的工作，機(jī)器人變得越來(lái)越有“感知力”，工作越來(lái)越精細(xì)。在我國(guó)機(jī)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(dú)具優(yōu)勢(shì)，形成了一定的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)銜

工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域

日益崛起的“冰城力量”

今年5月11日，滿載50個(gè)集裝箱的哈俄班列“哈爾濱—比克良”包裝機(jī)械專列從哈爾濱國(guó)際集裝箱中心站發(fā)出，車上貨值750萬(wàn)美元的工業(yè)機(jī)器人成套設(shè)備生產(chǎn)線來(lái)自哈爾濱博實(shí)自動(dòng)化股份有限公司。經(jīng)過(guò)十幾天的長(zhǎng)途運(yùn)輸，這些機(jī)器人成套設(shè)備抵達(dá)俄羅斯一家正在興建的石化企業(yè)。

這家工廠采用了博實(shí)提供的一整套工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成解決方案。“當(dāng)時(shí)，參與競(jìng)標(biāo)的公司包括來(lái)自瑞士、捷克等歐洲國(guó)家的世界一流水平制造商，但他們大多只能提供單機(jī)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)。”哈爾濱博實(shí)公司副總工程師譚建勛說(shuō)。目前，博實(shí)公司已累計(jì)對(duì)俄出口價(jià)值數(shù)億元的工業(yè)機(jī)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(shí)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(cè)、重量復(fù)檢、批號(hào)打印、裝袋、封口、輸送、碼垛、垛盤(pán)輸送轉(zhuǎn)運(yùn)等一系列作業(yè)均由機(jī)器自動(dòng)完成。

俄羅斯這家石化企業(yè)打造的“超級(jí)機(jī)器人工廠”整體造價(jià)約數(shù)千萬(wàn)元。“這筆業(yè)務(wù)不是最大的，最大的訂單有上億元的，是國(guó)內(nèi)的訂單。”譚建勛介紹，機(jī)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(chǎng);中游是機(jī)器人本體生產(chǎn)商，多半被國(guó)外四大家機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)壟斷。下游是系統(tǒng)集成商，針對(duì)特定機(jī)器人為終端客戶提供應(yīng)用解決方案。因?yàn)闄C(jī)器人裸機(jī)是不能完成任何工作的，需要通過(guò)系統(tǒng)集成之后才能為終端客戶所用。機(jī)器人也得“因崗設(shè)機(jī)”，把標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人加工改造成能適應(yīng)特定崗位的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成是機(jī)器人商業(yè)化、大規(guī)模普及的關(guān)鍵。到2017年底，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成商數(shù)量超過(guò)3000家，博實(shí)在這個(gè)領(lǐng)域強(qiáng)勢(shì)領(lǐng)銜。

因崗設(shè)機(jī)

設(shè)計(jì)一套機(jī)器人集成系統(tǒng)

至少需要3個(gè)月

早在1998年，揚(yáng)州一家化纖企業(yè)里有一臺(tái)從德國(guó)進(jìn)口的抓取機(jī)器人壞了，德國(guó)廠家也處理不了。當(dāng)聽(tīng)說(shuō)1997年成立的哈爾濱博實(shí)公司創(chuàng)始人是哈工大機(jī)器人研究所的，工廠負(fù)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(jī)器，終于發(fā)現(xiàn)機(jī)械手的控制程序中有一處漏洞，在操作過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤。他修補(bǔ)了系統(tǒng)程序的漏洞，與其他工程師用時(shí)一周就解決了問(wèn)題。廠家非常高興，當(dāng)即與博實(shí)簽訂了數(shù)百萬(wàn)元的機(jī)器人生產(chǎn)線合同。

也是這個(gè)事情，讓譚建勛等工程師們意識(shí)到，給工業(yè)機(jī)器人做好“售后服務(wù)”，實(shí)際上是一項(xiàng)非常重要的工作。工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成其實(shí)就是圍繞機(jī)器人構(gòu)建一個(gè)完整的工作站或生產(chǎn)線，來(lái)完成工廠生產(chǎn)中的一項(xiàng)或多項(xiàng)工藝過(guò)程。

以碼垛工業(yè)機(jī)器人為例，除了機(jī)器人本體之外，還需要設(shè)計(jì)配套夾具、托盤(pán)倉(cāng)和托盤(pán)輸送機(jī)等部件。“每個(gè)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(wàn)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(jì)特定的‘工具手’，進(jìn)行抓取、搬運(yùn)等動(dòng)作，因此夾具設(shè)計(jì)也不同。”譚建勛說(shuō)，根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度不同，一個(gè)全新的集成系統(tǒng)需要幾個(gè)工程師或一組工程人員設(shè)計(jì)，從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)至少需要3個(gè)月時(shí)間，復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期有的會(huì)長(zhǎng)達(dá)一年。

2005年，國(guó)內(nèi)自行研發(fā)的碼垛機(jī)器人由博實(shí)公司首先生產(chǎn)出來(lái)，并申請(qǐng)了國(guó)家專利。

博實(shí)的機(jī)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(kuò)展到食品、糧食、飼料、物流、冶煉等行業(yè)。由于國(guó)內(nèi)集成商的響應(yīng)更快，維修時(shí)效往往比國(guó)外快得多，這就給生產(chǎn)廠家贏得了最寶貴的時(shí)間成本，市場(chǎng)大門(mén)逐漸打開(kāi)。因?yàn)樯罡麢C(jī)器人集成市場(chǎng)，依靠創(chuàng)新和差異化策略，博實(shí)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)了腳跟，而同一時(shí)期很多機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)因?yàn)橥|(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)而被市場(chǎng)淘汰。

省時(shí)省力

一臺(tái)礦熱爐冶煉機(jī)器人

每年能省300萬(wàn)元

讓機(jī)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(mèng)想正在一步步實(shí)現(xiàn)。

一般來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用在作業(yè)危險(xiǎn)、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(jī)器人用武之地。業(yè)內(nèi)人都知道，礦熱爐爐前工是一個(gè)很危險(xiǎn)的工種，以往工人稍有不慎就會(huì)被數(shù)百攝氏度高熱的爐水燙傷甚至危及生命。設(shè)計(jì)出安全穩(wěn)定的機(jī)器人設(shè)備來(lái)替代人工，就可以消除這一危險(xiǎn)。

然而，研發(fā)的過(guò)程異常艱辛。“過(guò)去，礦熱爐冶煉機(jī)器人技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家是日本，當(dāng)時(shí)日本的機(jī)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(chǎng)可能會(huì)出現(xiàn)漏油等危險(xiǎn)情況。因此我們沒(méi)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(dòng)力，完全避免了以前技術(shù)存在的種種弊端。”譚建勛說(shuō)，技術(shù)改進(jìn)后，機(jī)器人對(duì)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(jī)器人操作探棒進(jìn)行燒眼，因?yàn)槭请娝欧?qū)動(dòng)的，探棒燒眼過(guò)程中受的外力能立刻反饋給機(jī)器人控制器，排除了液壓驅(qū)動(dòng)方式對(duì)力感知遲滯的弊端，避免了探棒在燒眼時(shí)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(tái)由博實(shí)研發(fā)的出爐機(jī)器人系統(tǒng)正在作業(yè)中，機(jī)器人大臂在高速地前后左右運(yùn)轉(zhuǎn)著。作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不需要工人看守，工作人員在控制室的可視化操作臺(tái)前對(duì)機(jī)器人進(jìn)行操控。當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐口異常時(shí)，工作人員會(huì)調(diào)整機(jī)器人。礦熱爐一個(gè)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(tái)機(jī)器人即可自行完成。

從2016年第一臺(tái)樣機(jī)出爐，到2019年第三代機(jī)器下線，礦熱爐冶煉機(jī)器人設(shè)計(jì)原理不斷改進(jìn)。機(jī)器人化生產(chǎn)不僅節(jié)省勞動(dòng)成本，提升工作環(huán)境，還促進(jìn)了工藝的提高和效率的成倍提升。“博實(shí)研發(fā)的電石出爐作業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)投用后，單臺(tái)電石爐裝置預(yù)計(jì)可減少操作人員12人，年節(jié)約人工成本122萬(wàn)元;由于生產(chǎn)效率的提高，電費(fèi)年可節(jié)省200萬(wàn)元以上;再加上其他成本，一臺(tái)機(jī)器人每年能節(jié)省至少332萬(wàn)元。”譚建勛說(shuō)。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(shí)研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。在博實(shí)的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)電石冶煉企業(yè)在逐步實(shí)現(xiàn)機(jī)器人化生產(chǎn)，并且使礦熱爐冶煉達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。2017年12月，基于在冶煉工業(yè)機(jī)器人方面的開(kāi)拓性成績(jī)，博實(shí)得到了國(guó)家科技部1286萬(wàn)元智能機(jī)器人專項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目支持，該筆資金將為新一代礦熱爐機(jī)器人技術(shù)研發(fā)和推廣注入更旺盛的活力。

優(yōu)勢(shì)明顯

技術(shù)、地緣優(yōu)勢(shì)

助推冰城機(jī)器人產(chǎn)業(yè)異軍突起

去年，哈爾濱博實(shí)公司向海內(nèi)外企業(yè)提供300臺(tái)套工業(yè)機(jī)器人設(shè)備，機(jī)器人及其他智能成套裝備業(yè)務(wù)營(yíng)收實(shí)現(xiàn)8683萬(wàn)元。與此同時(shí)，哈工大機(jī)器人集團(tuán)在工業(yè)機(jī)器人方向持續(xù)發(fā)力。2019年8月，在世界機(jī)器人大會(huì)上，哈工大機(jī)器人集團(tuán)(HRG)的T5輕型機(jī)械臂、機(jī)械臂全套、機(jī)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(jī)器人、機(jī)器人3D視覺(jué)無(wú)序抓取等創(chuàng)新產(chǎn)品，也讓世界見(jiàn)識(shí)了哈爾濱在工業(yè)機(jī)器人上的硬實(shí)力。

哈爾濱市工信委機(jī)器人處張志強(qiáng)科長(zhǎng)說(shuō)，除上述兩家，哈市具有產(chǎn)業(yè)化能力的機(jī)器人企業(yè)還有騰邁、盛世、行健等20余戶。我國(guó)工業(yè)機(jī)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(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯，性價(jià)比較高，且供貨周期短、服務(wù)響應(yīng)及時(shí)。整體來(lái)看，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人核心零部件國(guó)產(chǎn)化的趨勢(shì)已經(jīng)開(kāi)始初步顯現(xiàn)，但技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)積累還需要一定時(shí)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(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的龍頭企業(yè)，帶動(dòng)中小企業(yè)向“專、精、特、新”方向發(fā)展，形成集群效應(yīng)，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)合力，是我們發(fā)展努力的方向。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年上半年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到144億美元，而中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)42.5億美元，占全球近30%。2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量達(dá)到14.8萬(wàn)臺(tái)套，占全球產(chǎn)量的比重超過(guò)了38%。

“在國(guó)內(nèi)工業(yè)機(jī)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(lái)支持和鼓勵(lì)更多本地企業(yè)，以下游的系統(tǒng)集成作為切入點(diǎn)，不斷提升技術(shù)創(chuàng)新能力，逐步開(kāi)展中上游的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，靠更多的原創(chuàng)技術(shù)和產(chǎn)品提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。”譚建勛說(shuō)。

哈爾濱機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的地理位置不但不是劣勢(shì)，反而是東北亞版圖上的中心節(jié)點(diǎn)。“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(gè)領(lǐng)域。”譚建勛說(shuō)。

今年，《哈爾濱機(jī)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(guó)領(lǐng)先的五大機(jī)器人配套產(chǎn)業(yè)集群之一、全國(guó)三大具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的機(jī)器人龍頭企業(yè)之一、全國(guó)智能化生產(chǎn)生活模式示范和全國(guó)總部經(jīng)濟(jì)標(biāo)桿示范區(qū)，預(yù)計(jì)產(chǎn)值實(shí)現(xiàn)500億元。

數(shù)說(shuō)全球機(jī)器人市場(chǎng)

144億美元

2019年上半年全球機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到144億美元。

42.5億美元

2019年中國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模已達(dá)42.5億美元，占全球近30%。

14.8萬(wàn)臺(tái)套

2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)量達(dá)到14.8萬(wàn)臺(tái)套，占全球產(chǎn)量的比重超過(guò)了38%。