機(jī)器換人這是一個大工程。在中國制造看來這個工程已經(jīng)勢在必行，勞動力的缺乏讓機(jī)器人市場充滿商機(jī)。就浙江而言，計劃5年投資5000億元實(shí)施“機(jī)器換人”工程，如此大手筆加上這陣勢，機(jī)器人的時代或許真的不再是專家口中隨便說說的“元年”和“指數(shù)暴漲”了。

從年初開始企業(yè)就開始抱怨招工難，招到工人又留不住，企業(yè)面對“招工”一籌莫展，無奈之下智能選擇機(jī)器代人的方式維持生計。“近期東部沿海地區(qū)出現(xiàn)機(jī)器換人的現(xiàn)象，多數(shù)是在用工壓力下采取的應(yīng)對措施。”人力資源和社會保障部勞動科學(xué)研究所鄭東亮所長說。機(jī)器人換人對于企業(yè)來說也面臨著一些挑戰(zhàn)。

“招工難成了年年例牌，原來一千五六的普工工資現(xiàn)在漲到三四千，倉庫搬運(yùn)工每天搬運(yùn)100噸-150噸，包裝崗位也要搬運(yùn)四五十噸，工資開到8000多都鮮有年輕人愿意做。”環(huán)球石材公司高管表示，“人口紅利結(jié)束”以及“勞動力價格上漲”等各種因素夾擊，企業(yè)減員增效已經(jīng)到了勢在必行的時候。

“機(jī)器換人”工程存在五大難題

調(diào)研顯示，目前機(jī)器換人存在著五大難題，一是企業(yè)對“機(jī)器換人”的認(rèn)識不夠深入；二是資金和人才成為制約企業(yè)“機(jī)器換人”的兩大主因；三是已引進(jìn)設(shè)備的使用率有待提高；四是缺乏專業(yè)化服務(wù)機(jī)構(gòu)；五是某些關(guān)鍵共性技術(shù)亟需攻克。

機(jī)器換人中造成減少勞動力的使用，這中狀況會一直持續(xù)，尤其是在制造業(yè)中。富士康在2010年就已經(jīng)減少招工，大量的投入工業(yè)機(jī)器人。在東莞政府鼓勵“招工難”的企業(yè)“機(jī)器換人”但是這一現(xiàn)象也讓很多擔(dān)心，這種做法會不會影響就業(yè)。其實(shí)從長遠(yuǎn)角度來看，機(jī)器換人是制造轉(zhuǎn)型升級最佳途徑，但是這是一個循序漸進(jìn)的過程并不能一蹴而就。工業(yè)機(jī)器人雖然在很大程度上能給企業(yè)帶來紅利，但是傳統(tǒng)的人工做工并不能被完全代替。

在我國，雖然媒體一直在宣傳人口紅利的下降，但是我國勞動力總量依舊很大，雖然供不應(yīng)求但是還不至于到達(dá)媒體所宣傳的招無人可用的地步。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，對全國100個大中城市的調(diào)查顯示，求人倍率（崗位需求/求職人數(shù)）今年一季度達(dá)到1.11，即111個崗位對應(yīng)著100個求職者。機(jī)器換人要換的人就是這11人嗎？顯然這不可能。

此外，供求關(guān)系微波變化讓勞動力價格上漲。主要體現(xiàn)在東部的沿海經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)，在浙江，廣東等地的勞動密集型產(chǎn)業(yè)中。這些企業(yè)長期依靠大量的勞動力來制造微薄的利潤，企業(yè)本身的生存就相比其他產(chǎn)業(yè)要艱難?，F(xiàn)如今成本以提高，利潤再次壓縮，工資都難以付出。這樣的企業(yè)能招到人還了得。同時也有業(yè)內(nèi)人士表示為什么都是沿海地區(qū)招工不成，還有一部分原因在與中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。當(dāng)?shù)貏趧恿σ庾R到不用背井離鄉(xiāng)在周邊地區(qū)就能獲得不錯的收益，加上沿海地區(qū)待遇也不怎么樣。這也是造成招工難又一大因素。

機(jī)器換人出現(xiàn)之后伴隨著一個就業(yè)問題，技術(shù)的進(jìn)步革新是不是就意味這未來技術(shù)性人才就失去了飯碗？那技術(shù)性的院校還有必要存在嗎？金模網(wǎng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究專家羅百輝表示，不需要過分夸大機(jī)器人換人的作用。在短期來看機(jī)器換人是滿足了企業(yè)的用工荒，但是并不是所有企業(yè)都能夠這么豪爽的花重金購買機(jī)器人來作業(yè)。

“大規(guī)模的機(jī)器換人時代還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有開始?，F(xiàn)在最多也就是在沿海經(jīng)濟(jì)技術(shù)已經(jīng)成熟的企業(yè)中，在謀求產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級時不得不提高生產(chǎn)效率來增加企業(yè)競爭力。”羅百輝認(rèn)為，相對一些比較經(jīng)濟(jì)實(shí)力較差或者并非是勞動密集型企業(yè)，前者沒有實(shí)力購置機(jī)器人，那么人工就會是最后選擇；而或者對機(jī)器人的依賴較小，更多依靠頭腦吃飯，這樣笨拙的機(jī)器人暫時還無法到達(dá)這樣的程度。

企業(yè)的老技術(shù)工對于一個企業(yè)來說都是“寶貝”一樣的存在，就算是機(jī)器換人也不可能換掉這部分人，拓野機(jī)器人技術(shù)專家認(rèn)為，目前機(jī)器換人換掉了也只是部分可有可無的人。在這樣的過度階段，想不被機(jī)器人換掉就要通過自身學(xué)習(xí)，不成為可有可無的人，企業(yè)自然不會傻到用“無腦”機(jī)器換到一個“大腦”。

拓野機(jī)器人控制系統(tǒng)解讀

隨著中國“用工荒”的進(jìn)一步上演，越來越多的企業(yè)考慮用機(jī)器人來替代工人以應(yīng)對這種局面，這也使得工業(yè)機(jī)器人市場需求進(jìn)一步加大，各地紛紛結(jié)合自有優(yōu)勢發(fā)展工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。而中國的機(jī)器人市場也在近兩年迅速增長，在2013年的工業(yè)機(jī)器人購買量是全球銷售量的五分之一，歷史上首次超過了以技術(shù)的利用見長的日本?？偛课挥诘聡男袠I(yè)組織國際機(jī)器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)指出，中國在2012年買入36560臺工業(yè)機(jī)器人，同比增幅高達(dá)60%。

去年工信部發(fā)布了《關(guān)于推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出了我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展目標(biāo)，即開發(fā)滿足用戶需求的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)、主機(jī)設(shè)計技術(shù)及關(guān)鍵零部件制造技術(shù)，突破一批核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件，提升量大面廣主流產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性指標(biāo)，在重要工業(yè)制造領(lǐng)域推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人的規(guī)?；痉稇?yīng)用。

拓野機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由機(jī)器人的機(jī)構(gòu)部分、傳感器組、控制部分及信息處理部分組成。其中控制系統(tǒng)是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的一個核心環(huán)節(jié)，如何設(shè)計好一個機(jī)器控制系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的關(guān)健。目前，拓野機(jī)器人控制系統(tǒng)將向著基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化，伺服驅(qū)動技術(shù)的數(shù)字化和分散化。

近幾年，日本、美國和歐洲一些國家都在開發(fā)具有開放式結(jié)構(gòu)的機(jī)器人控制器，如日本安川公司基于PC開發(fā)的具有開放式結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)功能的機(jī)器人控制器．我國863計劃智能機(jī)器人主題也已對這方面的研究立項(xiàng)。

機(jī)器人控制器研發(fā)現(xiàn)狀

近年來隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，微處理器的性能越來越高，而價格則越來越便宜，目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了1-2美金的32位微處理器。高性價比的微處理器為機(jī)器人控制器帶來了新的發(fā)展機(jī)遇，使開發(fā)低成本、高性能的機(jī)器人控制器成為可能。

為了保證系統(tǒng)具有足夠的計算與存儲能力，目前機(jī)器人控制器多采用計算能力較強(qiáng)的ARM系列、DSP系列、POWERPC系列、Intel系列等芯片組成。此外，由于已有的通用芯片在功能和性能上不能完全滿足某些機(jī)器人系統(tǒng)在價格、性能、集成度和接口等方面的要求，這就產(chǎn)生了機(jī)器人系統(tǒng)對SoC（SystemonChip）技術(shù)的需求，將特定的處理器與所需要的接口集成在一起，可簡化系統(tǒng)外圍電路的設(shè)計，縮小系統(tǒng)尺寸，并降低成本。例如，Actel公司將NEOS或ARM7的處理器內(nèi)核集成在其FPGA產(chǎn)品上，形成了一個完整的SoC系統(tǒng)。在機(jī)器人運(yùn)動控制器方面，其研究主要集中在美國和日本，并有成熟的產(chǎn)品，如美國DELTATAU公司、日本朋立株式會社等。其運(yùn)動控制器以DSP技術(shù)為核心，采用基于PC的開放式結(jié)構(gòu)。

目前國際上還沒有專用于機(jī)器人系統(tǒng)中的伺服通信總線，在實(shí)際應(yīng)用過程中，通常根據(jù)系統(tǒng)需求，把常用的一些總線，如以太網(wǎng)、CAN、1394、SERCOS、USB、RS-485等用于機(jī)器人系統(tǒng)中。當(dāng)前大部分通信控制總線可以歸納為兩類，即基于RS-485和線驅(qū)動技術(shù)的串行總線技術(shù)和基于實(shí)時工業(yè)以太網(wǎng)的高速串行總線技術(shù)。

在控制器體系結(jié)構(gòu)方面，其研究重點(diǎn)是功能劃分和功能之間信息交換的規(guī)范。在開放式控制器體系結(jié)構(gòu)研究方面，有兩種基本結(jié)構(gòu)，一種是基于硬件層次劃分的結(jié)構(gòu)，該類型結(jié)構(gòu)比較簡單，在日本，體系結(jié)構(gòu)以硬件為基礎(chǔ)來劃分，如三菱重工株式會社將其生產(chǎn)的PA210可攜帶式通用智能臂式機(jī)器人的結(jié)構(gòu)劃分為五層結(jié)構(gòu)；另一種是基于功能劃分的結(jié)構(gòu)，它將軟硬件一同考慮，其是機(jī)器人控制器體系結(jié)構(gòu)研究和發(fā)展的方向。

在機(jī)器人軟件開發(fā)環(huán)境方面，一般工業(yè)機(jī)器人公司都有自己獨(dú)立的開發(fā)環(huán)境和獨(dú)立的機(jī)器人編程語言，如日本Motoman公司、德國KUKA公司、美國的Adept公司、瑞典的ABB公司等。很多大學(xué)在機(jī)器人開發(fā)環(huán)境(RobotDevelopmentEnvironment)方面已有大量研究工作，提供了很多開放源碼，可在部分機(jī)器人硬件結(jié)構(gòu)下進(jìn)行集成和控制操作，目前已在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行了許多相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

從機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，對機(jī)器人軟件開發(fā)環(huán)境有兩方面的需求。一方面是來自機(jī)器人最終用戶，他們不僅使用機(jī)器人，而且希望能夠通過編程的方式賦予機(jī)器人更多的功能，這種編程往往是采用可視化編程語言實(shí)現(xiàn)的，如樂高M(jìn)indStormsNXT的圖形化編程環(huán)境和微軟RoboticsStudio提供的可視化編程環(huán)境。

隨著機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展，針對結(jié)構(gòu)封閉的機(jī)器人控制器的缺陷，開發(fā)“具有開放式結(jié)構(gòu)的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)器人控制器”是當(dāng)前機(jī)器人控制器的一個發(fā)展方向以下我們看下目前國際幾家巨頭的控制系統(tǒng)。

ABB機(jī)器人控制系統(tǒng)

ABB機(jī)器人IRC5控制器（靈活型控制器）由一個控制模塊和一個驅(qū)動模塊組成，可選增一個過程模塊以容納定制設(shè)備和接口，如點(diǎn)焊、弧焊和膠合等。配備這三種模塊的靈活型控制器完全有能力控制一臺6軸機(jī)器人外加伺服驅(qū)動工件定位器及類似設(shè)備。如需增加機(jī)器人的數(shù)量，只需為每臺新增機(jī)器人增裝一個驅(qū)動模塊，還可選擇安裝一個過程模塊，最多可控制四臺機(jī)器人在MultiMove模式下作業(yè)。各模塊間只需要兩根連接電纜，一根為安全信號傳輸電纜，另一根為以太網(wǎng)連接電纜，供模塊間通信使用，模塊連接簡單易行。

控制模塊作為IRC5的心臟，自帶主計算機(jī)，能夠執(zhí)行高級控制算法，為多達(dá)36個伺服軸進(jìn)行MultiMove路徑計算，并且可指揮四個驅(qū)動模塊?？刂颇K采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，配備基于商用Intel主板和處理器的工業(yè)PC機(jī)以及PCI總線。由于采用標(biāo)準(zhǔn)組件，用戶不必?fù)?dān)心設(shè)備淘汰問題，隨著計算機(jī)處理技術(shù)的進(jìn)步能隨時進(jìn)行設(shè)備升級。

完善的通信功能是ABB機(jī)器人控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。其IRC5控制器的PCI擴(kuò)展槽中可以安裝幾乎任何常見類型的現(xiàn)場總線板卡，包括滿足ODVA標(biāo)準(zhǔn)可使用眾多第三方裝置的單信道DeviceNet，支持最高速率為12Mbps的雙信道ProfibusDP以及可使用銅線和光纖接口的雙信道Interbus。

控制模塊作為IRC5的心臟，自帶主計算機(jī)，能夠執(zhí)行高級控制算法，為多達(dá)36個伺服軸進(jìn)行MultiMove路徑計算，并且可指揮四個驅(qū)動模塊?？刂颇K采用開放式系統(tǒng)架構(gòu)，配備基于商用Intel主板和處理器的工業(yè)PC機(jī)以及PCI總線。由于采用標(biāo)準(zhǔn)組件，用戶不必?fù)?dān)心設(shè)備淘汰問題。

KUKA機(jī)器人控制系統(tǒng)

KRC4的革新理念為自動化的明天打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。降低了自動化方面的集成、保養(yǎng)和維護(hù)成本。并且同時持久地提高系統(tǒng)的效率和靈活性。所以庫卡開發(fā)了一個全新的、結(jié)構(gòu)清晰且注重使用開放高效數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)架構(gòu)。這個系統(tǒng)架構(gòu)中集成的所有安全控制（SafetyControl）、機(jī)器人控制（RobotControl）、運(yùn)動控制（MotionControl）、邏輯控制（LogicControl）及工藝過程控制（ProcessControl）均擁有相同的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和基礎(chǔ)設(shè)施并可以對其進(jìn)行智能化使用和分享。使系統(tǒng)具有最高性能、可升級性和靈活性。引領(lǐng)時代、開創(chuàng)未來—而且并不僅限于庫卡機(jī)器人。

另外，新型KUKAsmartPAD在超大高清無反射觸摸屏上以最佳的效果顯示出如何直觀地操控機(jī)器人。庫卡smartPAD重量僅有1公斤，不僅能夠提供久經(jīng)考驗(yàn)的操作控制元件，如6D鼠標(biāo)，還能夠?yàn)橛脩籼峁┮幌盗腥碌?、人性化的功能，如配置了USB端口，從而方便用戶直接在控制面板上存儲和裝載數(shù)據(jù)?？偟膩碚f，smartPAD使用8.4寸超大、高清、防反射、操控鍵少的觸摸屏。運(yùn)動操作鍵和以前的相比，該操作面板可以方便地控制八軸，而無需來回切換。

KUKA機(jī)器人控制軟件運(yùn)行于WindowsXP+VxWorks平臺，既可以提供良好的人機(jī)交互界面，又能提供精確的實(shí)時控制。KUKA.WorkVisual軟件架構(gòu)的模塊化結(jié)構(gòu)把一個項(xiàng)目的所有步驟融合到同源的軟件環(huán)境中，它可被同時用作工作單元配置的規(guī)劃工具和通用編程環(huán)境。從規(guī)劃到編程，再到優(yōu)化，WorkVisual通過為所有的工具配置統(tǒng)一的外觀而簡化了所有的自動化任務(wù)。與MSOffice相比，WorkVisual擁有標(biāo)準(zhǔn)的用戶接口和菜單導(dǎo)航，能夠在諸如復(fù)制、粘貼、拖放代碼段等方面為用戶帶來更多的方便。此外，基于跨程序的目錄和項(xiàng)目數(shù)據(jù)，還能確保數(shù)據(jù)的一致性和連貫性。有了這些決定性的優(yōu)勢，當(dāng)后臺運(yùn)行這些功能時，程序代碼已經(jīng)過了邏輯檢測。這也意味著項(xiàng)目的所有錯誤將被消滅在萌芽狀態(tài)中。

KEBA機(jī)器人控制系統(tǒng)

KEBA工業(yè)自動化公司（Automationbyinnovation）成立于1968年，總部位于奧地利林茨(Linz)市，是一家為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化服務(wù)的一流高科技公司，其商業(yè)領(lǐng)域包括塑料行業(yè)、機(jī)器人、機(jī)械和過程自動化、移動和操作等?，F(xiàn)在已發(fā)展成為一家在全世界范圍內(nèi)取得成功的電子公司。

Keba與ABB和庫卡不同，她不是機(jī)器人生產(chǎn)商，他的產(chǎn)品是工業(yè)級伺服控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)多自由度機(jī)器人的控制，該控制系統(tǒng)中通過VxWorks平臺或者Windows+RTX實(shí)時擴(kuò)展平臺保證軟件運(yùn)行環(huán)境的實(shí)時性，通過運(yùn)動規(guī)劃和運(yùn)動控制單元可以實(shí)現(xiàn)對總線式伺服驅(qū)動器的控制，從而達(dá)到對機(jī)器人的精確控制。通過上述分析，可以得到如下表所示的各國機(jī)器人標(biāo)桿廠商其機(jī)器人控制系統(tǒng)在實(shí)時性，運(yùn)動控制功能以及可擴(kuò)展性等方面的比較。

KeMotionr5000系列控制器是一套完整的面向多軸運(yùn)動控制系統(tǒng)軟硬件模塊化控制器。硬件包括KeMotion控制器，以及各種外圍模塊組成，它們通過以太網(wǎng)或總線的形式與控制器連接，實(shí)現(xiàn)面向各種應(yīng)用的搭配。控制系統(tǒng)軟件的核心部分是運(yùn)行在控制器硬件平臺（x86嵌入式微處理器）上一整套軟件。自底向上的看，首先底層的OS是VxWorks實(shí)時操作系統(tǒng)，這為系統(tǒng)的實(shí)時性和可靠性提供了一個基礎(chǔ)，同時也為應(yīng)用軟件提供運(yùn)行環(huán)境。

VxWorks中運(yùn)行了兩套軟件，分別是RobotControl和SoftPLC，它們組合在一起構(gòu)成了控制系統(tǒng)軟件的核心。其中RobotControl是負(fù)責(zé)機(jī)器人的運(yùn)動控制，包括機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和插補(bǔ)操作，而SoftPLC則負(fù)責(zé)外圍信號采樣、邏輯控制等功能。

在工業(yè)自動化業(yè)務(wù)領(lǐng)域，KEBA優(yōu)化了機(jī)械自動化，機(jī)器人以及移動終端。KEBA工業(yè)自動化針對客戶的不同需求為機(jī)械及機(jī)器人控制系統(tǒng)提供快速有效的模塊化的解決方案。

發(fā)那科機(jī)器人控制系統(tǒng)

FANUC首臺機(jī)器人問世以來，F(xiàn)ANUC致力于機(jī)器人技術(shù)上的領(lǐng)先與創(chuàng)新，是世界上唯一一家由機(jī)器人來做機(jī)器人的公司，是世界上唯一提供集成視覺系統(tǒng)的機(jī)器人企業(yè)，是世界上唯一一家既提供智能機(jī)器人又提供智能機(jī)器的公司。FANUC機(jī)器人產(chǎn)品系列多達(dá)240種，負(fù)重從0.5公斤到1.35噸，廣泛應(yīng)用在裝配、搬運(yùn)、焊接、鑄造、噴涂、碼垛等不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，滿足客戶的不同需求。

發(fā)那科機(jī)器人控制系統(tǒng)FANUCRobotR-30iA集中了發(fā)那科各種最先進(jìn)的新一代機(jī)器人控制器，具有性能高，響應(yīng)快，安全性能強(qiáng)等特點(diǎn)。作為唯一集成了視學(xué)功能的機(jī)器人控制器，將大量節(jié)約為實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)所需的周邊設(shè)備成本?；贔ANUC自身軟件平臺研發(fā)的各種功能強(qiáng)大的點(diǎn)焊、涂膠、搬運(yùn)等專用軟件，在使機(jī)器人的操作變得更加簡單的同時，也使系統(tǒng)具有徹底免疫計算機(jī)病毒的功能。

R-30iA減輕了自重，并通過巧妙的設(shè)計改變了示教盒的重心，改善了整體的平衡性，使示教、操作變得更輕松。通過金屬接頭及塑料護(hù)套加強(qiáng)了電纜接頭處的防護(hù)，再也不用擔(dān)心由于拉拽刮擦造成的電纜損壞。增加了附加軸切換的快捷鍵及電源指示燈，簡化了操作步驟。