冰城工业机器人的“系统集成”

冶炼金属、冶炼矿石，在这样的危险行业中，工人稍有不慎就会被数百摄氏度高热的炉水烫伤甚至危及生命。现在，这些工作由机器人完成。而像码垛、搬运等枯燥的工作，机器人可以做得更精细。

如今，机器人能干的不再只是“傻大粗”的工作，机器人变得越来越有“感知力”，工作越来越精细。在我国机器人发展的数十年中，哈尔滨的企业一直走在前列，始终独具优势，形成了一定的产业优势。

强势领衔

工业机器人领域

日益崛起的“冰城力量”

今年5月11日，满载50个集装箱的哈俄班列“哈尔滨—比克良”包装机械专列从哈尔滨国际集装箱中心站发出，车上货值750万美元的工业机器人成套设备生产线来自哈尔滨博实自动化股份有限公司。经过十几天的长途运输，这些机器人成套设备抵达俄罗斯一家正在兴建的石化企业。

这家工厂采用了博实提供的一整套工业机器人系统集成解决方案。“当时，参与竞标的公司包括来自瑞士、捷克等欧洲国家的世界一流水平制造商，但他们大多只能提供单机设备，我们是唯一能提供一体化大系统成套解决方案的企业。”哈尔滨博实公司副总工程师谭建勋说。目前，博实公司已累计对俄出口价值数亿元的工业机器人成套设备。

眼下，这家俄罗斯石化企业即将投产。在宽敞明亮的车间里，由博实生产安装的橡胶后处理成套设备像一条巨龙一直延伸到车间尽头。洗胶、脱水、挤压、膨胀造粒、干燥、物料定量、压块、薄膜包装、金属检测、重量复检、批号打印、装袋、封口、输送、码垛、垛盘输送转运等一系列作业均由机器自动完成。

俄罗斯这家石化企业打造的“超级机器人工厂”整体造价约数千万元。“这笔业务不是最大的，最大的订单有上亿元的，是国内的订单。”谭建勋介绍，机器人产业链分为上游、中游和下游。上游生产核心零部件，被两家日本企业占去大半市场;中游是机器人本体生产商，多半被国外四大家机器人生产企业垄断。下游是系统集成商，针对特定机器人为终端客户提供应用解决方案。因为机器人裸机是不能完成任何工作的，需要通过系统集成之后才能为终端客户所用。机器人也得“因岗设机”，把标准机器人加工改造成能适应特定岗位的机器人。工业机器人系统集成是机器人商业化、大规模普及的关键。到2017年底，我国工业机器人系统集成商数量超过3000家，博实在这个领域强势领衔。

因岗设机

设计一套机器人集成系统

至少需要3个月

早在1998年，扬州一家化纤企业里有一台从德国进口的抓取机器人坏了，德国厂家也处理不了。当听说1997年成立的哈尔滨博实公司创始人是哈工大机器人研究所的，工厂负责人便求助于谭建勋。

谭建勋在各处收集了一大摞相关品牌控制器的材料，研究透了再反复检查机器，终于发现机械手的控制程序中有一处漏洞，在操作过程中会导致数据传输错误。他修补了系统程序的漏洞，与其他工程师用时一周就解决了问题。厂家非常高兴，当即与博实签订了数百万元的机器人生产线合同。

也是这个事情，让谭建勋等工程师们意识到，给工业机器人做好“售后服务”，实际上是一项非常重要的工作。工业机器人系统集成其实就是围绕机器人构建一个完整的工作站或生产线，来完成工厂生产中的一项或多项工艺过程。

以码垛工业机器人为例，除了机器人本体之外，还需要设计配套夹具、托盘仓和托盘输送机等部件。“每个企业生产的产品都不同，生产工艺和厂房环境更是千差万别，比如粉料、粒料、纸箱料、胶块、塑料箱等物料不同，形状、重量、大小也各不相同，这就需要系统集成工程师们根据各自企业生产需求设计特定的‘工具手’，进行抓取、搬运等动作，因此夹具设计也不同。”谭建勋说，根据系统复杂程度不同，一个全新的集成系统需要几个工程师或一组工程人员设计，从设计到生产至少需要3个月时间，复杂系统的设计周期有的会长达一年。

2005年，国内自行研发的码垛机器人由博实公司首先生产出来，并申请了国家专利。

博实的机器人系统集成首先在石化行业创下了品牌，又逐渐扩展到食品、粮食、饲料、物流、冶炼等行业。由于国内集成商的响应更快，维修时效往往比国外快得多，这就给生产厂家赢得了最宝贵的时间成本，市场大门逐渐打开。因为深耕机器人集成市场，依靠创新和差异化策略，博实在激烈的市场竞争中站稳了脚跟，而同一时期很多机器人生产企业因为同质化竞争而被市场淘汰。

省时省力

一台矿热炉冶炼机器人

每年能省300万元

让机器人能够像人一样具有精确的感知能力，是研发工程技术人员的努力方向。如今，梦想正在一步步实现。

一般来说，工业机器人主要应用在作业危险、环境差、枯燥的行业领域，冶炼作业就是典型的工业机器人用武之地。业内人都知道，矿热炉炉前工是一个很危险的工种，以往工人稍有不慎就会被数百摄氏度高热的炉水烫伤甚至危及生命。设计出安全稳定的机器人设备来替代人工，就可以消除这一危险。

然而，研发的过程异常艰辛。“过去，矿热炉冶炼机器人技术最先进的国家是日本，当时日本的机器人技术以液压为主，但液压技术在矿热炉生产现场可能会出现漏油等危险情况。因此我们没有一味跟着他们走，而是另辟蹊径，采用电伺服技术作为驱动力，完全避免了以前技术存在的种种弊端。”谭建勋说，技术改进后，机器人对外部工作环境的感知更加敏感，反应更加迅速。以出炉作业中关键的烧眼作业为例，用机器人操作探棒进行烧眼，因为是电伺服驱动的，探棒烧眼过程中受的外力能立刻反馈给机器人控制器，排除了液压驱动方式对力感知迟滞的弊端，避免了探棒在烧眼时容易折断的情况。

在新疆中泰矿冶有限公司的矿热炉生产车间，一台由博实研发的出炉机器人系统正在作业中，机器人大臂在高速地前后左右运转着。作业现场不需要工人看守，工作人员在控制室的可视化操作台前对机器人进行操控。当发现炉口异常时，工作人员会调整机器人。矿热炉一个炉眼的烧眼、取钎、带钎、修眼、堵眼等一系列炉前操作也只需一台机器人即可自行完成。

从2016年第一台样机出炉，到2019年第三代机器下线，矿热炉冶炼机器人设计原理不断改进。机器人化生产不仅节省劳动成本，提升工作环境，还促进了工艺的提高和效率的成倍提升。“博实研发的电石出炉作业机器人系统投用后，单台电石炉装置预计可减少操作人员12人，年节约人工成本122万元;由于生产效率的提高，电费年可节省200万元以上;再加上其他成本，一台机器人每年能节省至少332万元。”谭建勋说。如今，像新疆中泰一样的众多矿热炉冶炼公司都在使用博实研发的工业机器人系统。在博实的推动下，国内电石冶炼企业在逐步实现机器人化生产，并且使矿热炉冶炼达到国际先进水平。2017年12月，基于在冶炼工业机器人方面的开拓性成绩，博实得到了国家科技部1286万元智能机器人专项重点项目支持，该笔资金将为新一代矿热炉机器人技术研发和推广注入更旺盛的活力。

优势明显

技术、地缘优势

助推冰城机器人产业异军突起

去年，哈尔滨博实公司向海内外企业提供300台套工业机器人设备，机器人及其他智能成套装备业务营收实现8683万元。与此同时，哈工大机器人集团在工业机器人方向持续发力。2019年8月，在世界机器人大会上，哈工大机器人集团(HRG)的T5轻型机械臂、机械臂全套、机器人控制器、自主协作臂、一体化关节、协作型柔性并联机器人、机器人3D视觉无序抓取等创新产品，也让世界见识了哈尔滨在工业机器人上的硬实力。

哈尔滨市工信委机器人处张志强科长说，除上述两家，哈市具有产业化能力的机器人企业还有腾迈、盛世、行健等20余户。我国工业机器人的大部分核心部件为自主研发和生产，在同类产品中价格优势明显，性价比较高，且供货周期短、服务响应及时。整体来看，我国工业机器人核心零部件国产化的趋势已经开始初步显现，但技术和经验积累还需要一定时间，大多数企业还处于小批量生产和推广应用阶段。因此，培育具有国际竞争力的龙头企业，带动中小企业向“专、精、特、新”方向发展，形成集群效应，增强产业竞争合力，是我们发展努力的方向。

据统计，2019年上半年全球机器人市场规模达到144亿美元，而中国机器人市场规模已达42.5亿美元，占全球近30%。2018年中国工业机器人的产量达到14.8万台套，占全球产量的比重超过了38%。

“在国内工业机器人行业，我们一直是领头人，现在我们正在发挥行业带头作用，用技术来支持和鼓励更多本地企业，以下游的系统集成作为切入点，不断提升技术创新能力，逐步开展中上游的技术研发和产品开发，靠更多的原创技术和产品提高企业的竞争力。”谭建勋说。

哈尔滨机器人产业的地理位置不但不是劣势，反而是东北亚版图上的中心节点。“我们服务半径更大，北到俄罗斯腹地，南到海南三亚，西北到新疆，服务的行业领域也广，行业遍布石化、化工、橡胶、食品、物流、冶炼等各个领域。”谭建勋说。

今年，《哈尔滨机器人特色小镇创建规划》出炉，在这片规划面积约1.7平方公里的小镇上，将建设成全国领先的五大机器人配套产业集群之一、全国三大具有国际竞争力的机器人龙头企业之一、全国智能化生产生活模式示范和全国总部经济标杆示范区，预计产值实现500亿元。

数说全球机器人市场

144亿美元

2019年上半年全球机器人市场规模达到144亿美元。

42.5亿美元

2019年中国机器人市场规模已达42.5亿美元，占全球近30%。

14.8万台套

2018年中国工业机器人的产量达到14.8万台套，占全球产量的比重超过了38%。