机器人技术在3C产业中的应用

机器人技术在3C产业中的应用

王建

东莞捷荣技术股份有限公司523879

摘要：本文结合3C产业的发展需求，对目前机器人技术在3C行业的应用与前景进行介绍，并提出机器人技术与3C产业结合所需解决的若干问题，这对促进机器人技术与3C行业融合具有重要的理论价值和实践意义。

关键词：机器人技术；3C产业；行业融合

一、我国机器人技术的发展现状与趋势

当前，世界正处在新科技革命和产业革命的交汇点上。科学技术在广泛交叉和深度融合中不断创新，特别是以信息、生命、纳米、材料等科技为基础的系统集成创新，正以前所未有的力量驱动着社会经济发展。随着信息化、工业化不断融合，以机器人科技为代表的智能产业蓬勃兴起，成为现代科技创新的一个重要标志。在新的产业革命的全球竞争中，机器人技术也是最核心的技术能力之一。

据统计，2014年，全球工业机器人总销量已达23万台，2015年预计会有15%的增长，我国是新增工业机器人最多的国家，已占据全球份额的56%。虽然机器人增长速度很快，但是就机器人使用密度而言，我国目前的机器人使用密度还低于国际平均水平。

从技术能力方面看，我国已基本掌握了工业机器人设计技术并积累了一定的工业机器人应用经验，但创新能力依旧较弱，产业相对较小，竞争力也较差。另外，我国的工业对于机器人产业发展的支持能力也有待提高。

从产业生态的角度来看，国内工业机器人大多集中于相对简单的搬运、码垛及家电、金属制造领域，高精尖的多关节机器人仅占有10%，焊接机器人仅占有16%，汽车组装仅占有10%的市场份额，在产业链中偏低端且并未进入主流市场。

研究数据表明，我国机器人目前存在的问题包括三个方面，一是机器人技术层面，复杂程度高的机器人，如多关节机器人国外公司占了90%。二是机器人作业难度，现在机器人多用于焊接，在焊接领域国外产品占了84%。三是行业应用，真正机器人的高端应用主要集中在汽车行业，在这个领域国外公司产品占了90%。这些数据说明，我国机器人在技术层面，也就是机器人的复杂度方面处于比较大的劣势，国外企业的产品和技术占据着主导地位。

虽然经过近几年的高速发展，我国的机器人产业市场容量已经变得非常庞大，但是国内机器人生产制造商在大部分领域内仍处于国外机器人厂商的打压之下。如何与行业需求紧密相连，从而发展国内的机器人产业？这是国内机器人生产商必须思考的一个问题。

二、3C产业现状与行业需求

3C产业，即：电脑—Computer、通信—Communication和消费性电子—ConsumerElectronic，是我国制造业领域重要的支柱产业之一，具有生命周期短、成本持续降低及全球资源配置等特性，是目前发展最迅速，变动也最频繁的一个产业，已发展为世界性的新兴科技产业。

随着科技的飞速发展、电子信息技术的进步、电子商务的蓬勃兴起，人们对3C产品需求量日益增加，3C行业已经展现出一个巨大的市场空间。经过近10年快速发展，我国已形成比较齐全的3C产业链，相关加工工业发达。据统计，2014年我国3C产业产值规模已超过4万亿元。

全球大部分3C行业产能都集中在中国，绝大部分厂商都是靠着人力成本优势，以人海战术来保持市场的占有率。但是，自动化程度低、劳动力成本上升、劳动力供给下降一直是3C行业甩不掉的难题，这已经导致部分企业面临用人难的问题。廉价劳动力不再是节约成本的可行之路，如何提高生产自动化水平，提高生产效率，提升智能化制造范围，适应行业变革步伐，已经成为3C行业制造商们亟需解决的一个问题。

另外，从企业规模看，3C产业制造企业数量规模庞大，随着人力成本的快速上涨，机器人换人已经迫在眉睫，保守估计，3C制造业机器人需求空间至少在30万台以上。

李克强总理在2015年《政府工作报告》中指出，制造业是我国的优势产业，要实施“中国制造2025”。《中国制造2025战略规划》已经出台，工信部《智能制造重大工程》亦出台，智能制造作为解决我国制造业发展面临一系列问题的重要途径，将成为我国制造业落实创新驱动发展战略和加速转型升级的具体举措。

作为“制造业皇冠顶端的明珠”，机器人的研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。2013年我国市场共销售工业机器人近4万台，总销量首超日本，成为全球第一大工业机器人市场。未来5年，国内机器人需求还会继续快速增长，年复合增长率将超过30%。

据了解，未来三年，全球3C市场将保持15%左右增速，到2017年3C市场对机器人的需求将达到上万亿元级别的市场规模。3C行业工业机器人的需求在全球工业机器人销量中占比约30%，是继汽车及汽车零部件之后的工业机器人应用第二大行业。

面对如此庞大的产业规模，如何将机器人快速地融入3C行业将是各大机器人企业的发展目标，并将展开激烈的市场竞争。根据3C产业的应用要求，一些知名机器人企业已经开始积极布局3C机器人。例如，在雷柏科技公司深圳厂区的生产线上，ABB公司最小的机器人IRB120已经开始用于组装USB插头、接插件、鼠标垫片等工序，SCARA平面机器人也已经开始在3C行业展现魅力。国外有机器人厂商如安川、ABB、KUKA、FANUC等品牌强势切入，国内有新松、埃夫特、广州数控等国产机器人企业奋起直追。

不断优化、不断提升机器人的柔性化、智能化是决定机器人企业是否具有市场竞争力的核心指标。3C产品的生产线已经不再局限于一个固定的生产模式，可能随时调整、随时变化，这是对未来3C机器人提出的最严苛的要求。如何将已有的工业机器人研发、基础应用与3C行业的不同需求结合起来，研制满足行业特性需求的3C机器人是我国工业机器人能否突破国外企业围堵，实现“弯道超车”的一次重大机遇，这将对我国的机器人产业格局产生深远的影响。

三、机器人技术与3C产业融合的若干技术问题

在汽车制造等传统应用市场，机器人技术成熟，产品种类相当齐全，而且市场基本被国外机器人厂商垄断，国内机器人企业要有所突破很难，只有在新的应用领域，才有机会“弯道超车”。

而3C产业作为目前发展非常迅速，且机器人应用相对不那么成熟的应用市场，已经成为国内外机器人企业眼中的巨大机遇。

相比传统行业的机器人，3C行业机器人趋向轻量化，但对传感器在内的细微技术处理、柔性化以及生产协作集成化程度等方面要求更高。另外，3C行业具有客户规模较小、产品变化快、精细化程度更高、标准欠缺等特点，这些特点阻碍着机器人在3C产业中的应用，使得面向该领域的机器人应用至今还未普及。

3C行业涉及装配、喷涂、工件搬运、加工、检验测试等环节，机器人应用极为广泛，所需的操作要求也各不相同，如何将传统工业机器人技术移植到3C行业中来，是目前机器人制造企业所必须面对的具有挑战性的课题。

3.13C行业生产环节中上下料操作需求

3.1.1加工制造环节的上下料操作

压铸机、注塑机、冲压机、CNC机床等在加工制造环节中存在上下料操作，这类工作的环境对于人工作业存在诸多不利因素：铸造环境充斥着高温，腐蚀性气体；注塑环境有塑料分解的刺激性气味；加工中心会有废渣废液的排放。

操作工人在上述恶劣的环境下难免由于疏忽而造成产品质量问题，但是机器人却能通过自身的高精度、高速度、高防护的优势在这样的环境中无干扰工作。在此环节中，机器人为改善工人的劳作环境，提高产品品质起到了非常重要的作用。

3.1.2产品测试设备的机器上下料操作

人工从事这类工作时，一般都是一个人最多负责几台测试设备进行物料测试工作，测试机的摆放基本是适应人工操作——测试机摆放一层。在测试时间内，工作人员需要不停地走动、巡视，为测试设备上下料，通过显示屏对物料进行判定。

总的来说，这类工作令工作人员动作频繁、单一、价值小、强度大。而机器人代替人工后，首先是测试机在机器人的工作空间范围内立体摆放，大大减小了占用场地；其次，高精度的机器人代替人工的重复劳动，减少了误操作对产品质量的影响，并可快速地通过设备间的信号通信来识别测试结果。

3.1.3小结

针对上述两种上下料操作环节，如何将目前已有的工业机器人技术移植到3C行业中来，仍需要做大量的理论研究和工程实践。归纳这类操作的共性技术问题，从而为3C机器人的研发提供指导，这是传统机器人技术与3C行业结合的关键一步。

3.23C行业生产环节中装配操作要求

机器人装配在装配制造系统中的地位日益重要，而且生产线的柔性化生产方式对机器人装配操作提出了比以往更高的要求。正确理解工人的操作行为形成过程与决定人行为的因素，从而提高机器人的装配质量和装配水平，可以帮助企业获得更大的人机系统功效，并有效提高企业竞争力。

目前，在3C产业的装配需求中，由于所需要装配的电子零件异常繁多，这就需要3C产业的装配机器人除了具有装配力控制、视觉功能等特点，还应该具有操作的高精度、高稳定性等特点。另外，常规的专用机械臂灵活性差，通常只能执行一些专用操作，而不能像人类手臂一样灵活应用于不同的工艺处理中。根据3C产业需求，如何开发能应对未来未知的任务、具有很好可拓展性的装配机器人，这对3C产业的智能化水平提高具有重要的实用价值。

结束语

目前机器人技术所涉及的领域越来越多，如何能在激烈的市场竞争中占有一席之地，是国内机器人生产厂商所必须面对的重大问题。本文通过3C产业的应用需求，简要介绍了机器人技术与3C产业的融合以及相关的一些需要解决的技术问题，希望能够为国内机器人产业发展提供一个发展思路，即：通过与相关产业深度融合，在充分了解产业需求基础上发展相关机器人装备，这将是发展国内机器人产业的一个选择。

参考文献

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