谁来保障机器人质量？

2015-02-28陈渌萍巩潇韩方旭

机器人产业 2015年1期

□文/陈渌萍巩潇韩方旭

谁来保障机器人质量？

□文/陈渌萍巩潇韩方旭

我们如何保证制造出来的智能机器人是威力无比的“擎天柱”，而不是伪劣产品，更不能是危害人类安全的“威震天”？在我国机器人产业发展如火如荼之时，建立、健全机器人质量保障体系已经刻不容缓。

诞生于20世纪80年代的动画片《变形金刚》在中国家喻户晓。动画片中，以“擎天柱”为代表保护人类的善良的机器人，和以“威震天”为首的威胁地球安全的“狂派”机器人展开了激烈的战斗。时至今日，机器人正在日益改变着人类的生产和生活方式。也许，我们距离制造出“擎天柱”，利用它为我们服务的时间越来越近了。

采用智能机器人，对减轻劳动强度、提高劳动生产率、保障人身安全、改善劳动环境、节约材料消耗以及降低生产成本有着十分重要的意义。但智能机器人由于研发和应用起步较晚，所以不可避免地存在一些质量问题。其中，工业机器人由于其在智能制造领域较早地广泛应用，如焊接、喷涂、装配、搬运、检测等，其质量直接影响制造生产水平和人身安全，因此工业机器人的质量问题尤为引人关注。如何保障工业机器人的质量也成为目前国内外主要的研究课题。

为什么要保障机器人质量

国家战略的需要

国家高度重视工业机器人产业的发展，习近平总书记在2014年两院院士大会讲话中提到，“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局，而且我国将成为全球最大的机器人市场。作为衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志，机器人产业有望上升为国家战略产业并迎来中长期机会。而随着计算机技术和人工智能技术的飞速发展，我国机器人在功能和技术层次上已经有了很大的提高，但是其功能、性能、安全性和可靠性仍与国外存在较大差距。

根据中国软件评测中心的市场调研及测试案例积累情况，国产工业机器人系统的绝对定位精度约为国外同类产品的1/5，平均故障间隔时间约为国外同类产品的1/3至1/5，安全设计、指标要求及考核方法等均没有严格的执行标准和体系。这些问题不仅限制着我国工业化水平的发展，而且还会影响我国制造业的产品质量，甚至引发危害国家财产和工人生命安全的恶性事故，所以，保障工业机器人的质量对于政府是十分必要的。

市场规律的必然

由于研发厂商是工业机器人整条产业链的发起点，机器人整机的功能、性能、可靠性等质量特性很大程度上依赖于研发厂商的研发水平，对于机器人产业链的重要性不言而喻。工业机器人研发水平的提高，可以减少后续的集成、调试、使用、维护的工作量和成本，且研发水平提高产生的品牌效益，更可以有效地提升研发厂商的市场知名度，为厂商带来巨大的经济效益。如果厂商将增加的收入再次投入产品的研发，更可形成机器人产业链的良性循环。

集成商处于机器人产业链的中下游，为终端客户提供应用解决方案。这些系统集成商以往是从研发厂商手中购入机器人整机，再根据不同行业或客户的需求，定制符合生产需求的解决方案。

但近年来，机器人集成商也走到了一个“分水岭”。由于硬件产品价格逐年下降、利润越来越薄，仅靠项目带动硬件产品的销售模式已经成为过去时。所以，对于机器人集成商来说，只有向产业链上游延伸才能继

机器人应用范围广泛、技术附加值高，作为先进制造业的基础技术和信息化社会的新兴产业，对未来社会的发展起着极其重要的作用。根据专家预测，机器人产业是继计算机、汽车之后出现的新型高技术产业。但是，就像计算机网络通信需要统一的标准一样，机器人也需要“书同文，车同轨”。具备了这个条件，我们才能把握机器人的质量，不出现“法出多门”的现象，使智能工业机器人真正为我们服务，而不会造成使用者的损失，甚至威胁人类的生命安全。续生存下去，也就是通过结合应用领域、掌握核心技术、提高产品质量，以此来增强市场竞争力。由此可见，提高产品质量不仅对于研发厂商来说至关重要，对于机器人集成厂商来说，也是发展的必由之路。

用户是机器人的最终使用者，是工业机器人产业链的最终端，也是机器人质量的承担者。如果机器人质量达不到使用者的要求，那么使用者制造出的产品的质量也会相应地受到影响，可以说，机器人质量的高低在机器人使用方可以得到集中体现，高质量的机器人可以提高使用方的生产效率和产品质量，更好地保护使用方的财产和工人的安全。所以，机器人的质量是用户得以生存的命脉。

五大措施确保机器人质量

目前，国内已经开始认识到机器人质量保障体系建设的重要性。在国家支持下，有几家机构开始着手建立机器人测试平台，为当地中小型机器人研发企业提供服务，包括浙江丽水机器人产业园、昆山产业园、重庆绿色智能研究所、中科院山东省科院等。测试内容主要包含机器人本体性能测试、机器人设备标定、安全性EMC测试等。

但机器人是多学科交叉、多行业应用的一种具有复杂多样性的系统级产品，其涉及多零部件系统集成、多行业应用工艺综合等。机器人系统的这一特点也就决定了机器人质量保障体系建设和测试工作的复杂性和多样性。鉴于此，结合国内工业机器人的发展程度，要建立国产机器人的质量保障体系，以下至关重要：

第一，应尽快建立和健全工业机器人的设计、研发、生产、检测及维护等各个环节的标准体系，做到工业机器人各环节的标准有据可依。众所周知，标准是一个行业，特别是工业化行业的基础和必要条件，工业机器人企业在生产过程中的标准化程度以及应用技术标准的程度，将会直接影响到工业机器人企业的市场竞争力。而且，制定标准的背后是市场利益的争夺，如果我国能率先建立起世界范围内所认同的工业机器人相关标准，则我国机器人企业在世界市场上将占得巨大的先机。

第二，应注重机器人整体功能和性能的检测工作，包括机器人的点精度、轨迹精度、

转角和画圆、负载、过热和振动分析、实时性、可用性等功能和性能指标。最近几年，我国机器人整机研发技术逐步取得突破，所以应将注意力放在整体上提升我国机器人的精度、性能、可靠性等方面，让我国的工业机器人整机市场尽快摆脱对外国的依赖。

第三，应注重机器人关键部

件的检测工作，包括机器人减速器、金相组织、粗糙度、内部损伤和缺陷、伺服电机等关键部件指标。机器人整机成本中，约65%是由减速器、运动控制器和伺服系统这些关键部件组成的，但这些关键零部件大都依赖从国外进口。目前国产关键部件研发企业已初具规模，国内企业市场份额逐年上升，某些部件的国内研发企业已经逐步突破技术垄断。在这样的发展势头中，更应该重视关键部件的检测工作，使国产关键部件尽快赶上国外先进水平。

第四，应注重机器人安全性的检测工作。这里所说的安全性，主要是指机器人所有零部件与电磁相关的安全性。安全测试主要包括机器人各关节静电值、各电缆静电值、控制柜电源静电影响、电路板之间静电效应、电源端子传导、辐射发射、静电放电模拟、传导抗干扰等电磁兼容性指标。

从机器人被发明以来，各国就时常发生由机器人引发的安全事故，有时甚至会威胁到工人的生命安全。例如，在美国密歇根州的福特铸造厂工人Robert Williams被工业机器人手臂击中身亡。另外，在瑞典一名工程师去检查一台出了问题的工业机器人时，机器人突然运动起来，打断了他的四根肋骨，几乎丧命。这些事故不得不引发我们对于工业机器人安全检测的重视，使机器人更好地为人类服务。

第五，对特定需要的机器人应注重环境测试工作，包括高低温、湿热、防尘、振动、防爆等指标。工业机器人的工作环境有可能是对人类健康有害，甚至是极端条件的环境。如果工业机器人不能在恶劣环境下正常运行，或者在特定环境下的性能、精度等会受到影响，哪怕是较小的影响，都会对于机器人企业造成巨大的经济损失。所以我们需要对工业机器人工作环境进行检测，保证工业机器人在极端、恶劣的环境下能够正常、精确地实现预定的功能，减轻工业机器人企业的经济损失。

不要让“擎天柱”变成“威震天”

“擎天柱”与“威震天”有一个共同的祖先，他们同是“五面怪”用程序制造出来的。如果我们不重视机器人的质量保障，我们制造出的“擎天柱”很可能会变成“威震天”。

我国工业机器人面临着难得的历史发展机遇，制造业的转型升级将推动我国高端制造装备的发展，我国制造业将努力发展从“大”到“强”。同时，国内外经济形势的发展也将促使产业转型升级，我国的制造业将从粗放式发展模式向精细式发展模式进行转变。

工业机器人作为我国高端装备制造的基础设备之一，是我国工业化发展规划中战略新兴产业的重要组成部分，也是其他新兴产业发展的重要基础。所以，一方面要抓住机遇，快速发展我国工业机器人产业；另一方面，在发展机器人产业的同时，要重视机器人质量保障体系的建设，在“工业4.0”、“智能工厂”的大背景下，做到产业的规范化、标准化，这样才能事半功倍，让机器人时时刻刻为人类的福祉而工作。