從“循規(guī)蹈矩”到“眼明手快”

2024年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)銷量達(dá)30.2萬(wàn)套，連續(xù)12年保持全球最大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。應(yīng)用場(chǎng)景方面，工業(yè)機(jī)器人已應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)71個(gè)行業(yè)大類、236個(gè)行業(yè)中類，制造業(yè)機(jī)器人密度已躍升至全球第三位。

我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域中的機(jī)器人大致可以分為3類：出現(xiàn)最早且長(zhǎng)盛不衰的，是本地化控制可編程機(jī)器人，以工業(yè)機(jī)械臂為主要形態(tài)，需要環(huán)境適應(yīng)它；進(jìn)入21世紀(jì)之后蓬勃發(fā)展的，是具備一定感知和決策能力的自適應(yīng)機(jī)器人，和環(huán)境互相適應(yīng)；近年來(lái)相關(guān)研發(fā)方興未艾的，則是具身智能人形機(jī)器人，它們將脫離專門設(shè)計(jì)的自動(dòng)化集成流水線，自主適應(yīng)工廠環(huán)境并執(zhí)行更多任務(wù)。

提到機(jī)器人，你想到的是不是能送餐、會(huì)跳舞的人形機(jī)器人，或是會(huì)搖首擺尾的機(jī)器狗？其實(shí)，機(jī)器人家族中還有一類誕生更早、應(yīng)用更廣泛的重要成員——工業(yè)機(jī)器人。

8月8日至12日，2025世界機(jī)器人大會(huì)在北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)舉行。期間，200余家國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀機(jī)器人企業(yè)的1500余件展品競(jìng)相亮相。工業(yè)機(jī)器人有了哪些新技術(shù)、新場(chǎng)景，存在哪些新問(wèn)題、新方案？記者對(duì)大會(huì)參展商和論壇嘉賓進(jìn)行了采訪。

環(huán)境適應(yīng)機(jī)器人——

可編程 自動(dòng)化 廣適配

機(jī)器人進(jìn)工廠的故事，要從1961年說(shuō)起。當(dāng)機(jī)械臂“尤尼梅特”被搬進(jìn)美國(guó)通用汽車生產(chǎn)車間，按照預(yù)定程序撿拾汽車零件并放置到傳送帶上，這一簡(jiǎn)單而精確的重復(fù)動(dòng)作，便展示出了工業(yè)機(jī)械化的美好前景，為工業(yè)機(jī)器人的蓬勃發(fā)展拉開了序幕。

直到今天，制造工廠中規(guī)?；褂脭?shù)量最多的工業(yè)機(jī)器人依然是機(jī)械臂——依靠多個(gè)靈活的“關(guān)節(jié)”，可在三維空間中實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的屈伸、旋轉(zhuǎn)與平移，具有可編程、自動(dòng)化、多自由度機(jī)械結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。

機(jī)械臂技術(shù)并非一成不變，恰恰是因?yàn)椴粩嗟拍茏龅介L(zhǎng)盛不衰。搭配不同功能的“手”——即末端執(zhí)行器，機(jī)械臂便能在汽車制造、電子電器、金屬加工、物流倉(cāng)儲(chǔ)等多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域大顯身手，主要解決的問(wèn)題是單一品種的大規(guī)模生產(chǎn)。

物流倉(cāng)儲(chǔ)場(chǎng)景中，多樣“機(jī)械臂”不僅力氣大、效率高，而且可定制、廣適配。

南京埃斯頓自動(dòng)化股份有限公司（簡(jiǎn)稱“埃斯頓”）展區(qū)內(nèi)，一處碼垛工作站正有序運(yùn)行著：機(jī)械臂前端的12個(gè)真空吸盤，穩(wěn)穩(wěn)吸起傳送帶上的貨箱，輕松轉(zhuǎn)移到一旁的物料托盤上方并輕輕碼好。兩三分鐘后，數(shù)十個(gè)貨箱就被摞成了一個(gè)立方體，嚴(yán)絲合縫，整整齊齊。

“這個(gè)機(jī)器人最快能在1分鐘內(nèi)搬運(yùn)碼放8—12箱貨物。”埃斯頓解決方案部總監(jiān)丁文杰告訴記者，當(dāng)前使用的真空吸盤適用于大表面和規(guī)則曲面的物料。

展示貨箱上印著的“碼垛工藝包5步，3分鐘自定義”字樣格外醒目。丁文杰說(shuō)：“這款機(jī)器人是通過(guò)自研的圖形化編程系統(tǒng)，精準(zhǔn)識(shí)別料箱位姿，實(shí)現(xiàn)流暢的抓取軌跡?！彼呎f(shuō)邊在屏幕上演示，用戶只需在碼垛軟件工藝包中輸入箱體尺寸、托盤尺寸、垛型定義、層數(shù)、隔板及輸送線物料來(lái)料點(diǎn)，機(jī)器人就能自動(dòng)完成碼垛流程。如今，這樣的碼垛工作站已在食品飲料、醫(yī)療、煙酒、化工等多個(gè)行業(yè)派上用場(chǎng)。

精密制造場(chǎng)景中，多臺(tái)機(jī)械臂“手”“眼”配合，以創(chuàng)新巧思滿足實(shí)際需求。

在安川首鋼機(jī)器人有限公司（簡(jiǎn)稱“安川首鋼”）展區(qū)，機(jī)器人柔性凸焊系統(tǒng)吸引著眾人的目光。只見數(shù)十個(gè)螺母在振動(dòng)盤里隨機(jī)跳動(dòng)，停下來(lái)時(shí)或“站立”或“橫躺”。此時(shí)，上螺母機(jī)械臂“咔”地一聲移動(dòng)過(guò)來(lái)，通過(guò)其2D視覺能力識(shí)別正面朝上的螺母并拾取起來(lái)。一旁，使用了3D視覺技術(shù)的上件機(jī)器人，也正拾取起形狀復(fù)雜的工件。當(dāng)工件與螺母以正確的角度“交會(huì)對(duì)接”，凸焊機(jī)復(fù)雜的最后一步焊接工序便完成得毫不費(fèi)力。

“我們2024年底研發(fā)出來(lái)的這套系統(tǒng)使用了機(jī)器人和視覺技術(shù)，它最大的優(yōu)勢(shì)在于‘不挑食’?！卑泊ㄊ卒摷夹g(shù)中心主任、總工程師胡婷介紹，大多數(shù)型號(hào)的螺母和凸焊小件都可以用它焊接，這就免去了傳統(tǒng)作業(yè)流程中需要人工頻繁切換抓手的麻煩，同時(shí)取代了螺母輸送機(jī)。

“一臂多用”的工業(yè)機(jī)器人，在重復(fù)性、標(biāo)準(zhǔn)化、高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)中表現(xiàn)出色，能顯著推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化，促進(jìn)提質(zhì)增效。但是，它們的局限性也很明顯。一方面，依賴工程師專門定制復(fù)雜的集成式生產(chǎn)線，前期成本較高。另一方面，它們是循規(guī)蹈矩的執(zhí)行者，只會(huì)嚴(yán)格依照預(yù)設(shè)程序完成單一任務(wù)，靈活應(yīng)變能力較為有限。

環(huán)境和機(jī)器人互相適應(yīng)——

看得見 會(huì)移動(dòng) 可決策

得益于近幾十年來(lái)計(jì)算機(jī)視覺和傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，環(huán)境和機(jī)器人開始互相適應(yīng)。工廠車間逐漸用上了具備一定感知和決策能力的自適應(yīng)機(jī)器人。它們的主要形態(tài)是擁有視覺和力覺的機(jī)械臂，以及能在復(fù)雜環(huán)境中自主導(dǎo)航、感知周圍環(huán)境并執(zhí)行特定任務(wù)的自主移動(dòng)機(jī)器人等。

各類工廠車間里，工業(yè)清潔機(jī)器人靠的就是AI視覺和自主移動(dòng)這“兩把刷子”。

從新疆的印刷廠到沈陽(yáng)的面粉廠，都活躍著“星衛(wèi)來(lái)”系列AI清潔機(jī)器人的身影：機(jī)器搭載了AI視覺系統(tǒng)，可根據(jù)識(shí)別到的臟污類型，迅速做出不同的清掃策略。長(zhǎng)布條、扎帶等小型垃圾，掃過(guò)即凈。對(duì)付粉塵、油污等各類臟污，不在話下。

沈陽(yáng)新松點(diǎn)石科技有限公司工程師姜川告訴記者，這3款各有所長(zhǎng)的工業(yè)清潔機(jī)器人基于工業(yè)SLAM定位技術(shù)和多傳感器混合導(dǎo)航，不僅能動(dòng)態(tài)避障、和移動(dòng)機(jī)器人同時(shí)作業(yè)，還能獨(dú)立乘坐電梯，適時(shí)返回補(bǔ)給站充電、換水。

汽車零件生產(chǎn)線上，具有視覺能力的機(jī)器人“獨(dú)具慧眼”“火眼金睛”。

安川首鋼自主研發(fā)的機(jī)器人AI視覺檢測(cè)系統(tǒng)，只需約0.3秒，就能高速檢測(cè)完畢汽車前地板加強(qiáng)組件上的焊點(diǎn)、螺柱、螺母、螺孔、光孔等數(shù)十個(gè)特征目標(biāo)，檢測(cè)工作一氣呵成，準(zhǔn)確率超99.5%，能夠節(jié)省1到2名檢測(cè)員工，效率是過(guò)去的數(shù)倍，而且避免了漏檢風(fēng)險(xiǎn)。

“AI技術(shù)的加入，讓系統(tǒng)基本不受光照、角度、遮擋等條件影響，而且檢測(cè)點(diǎn)位更多、適應(yīng)性更廣。”安川首鋼研發(fā)工程師魯永帥介紹，如今，這套檢測(cè)系統(tǒng)已在多家車企及多地零件廠商生產(chǎn)線24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)。它們不僅大幅提升了檢測(cè)效率與質(zhì)量，還能記錄產(chǎn)品信息，實(shí)現(xiàn)全程追溯，其檢測(cè)結(jié)果的分類統(tǒng)計(jì)更可為提升生產(chǎn)良品率提供數(shù)據(jù)支持。

工程機(jī)械裝備制造工廠里，產(chǎn)品型號(hào)可以“分分鐘”切換，按需調(diào)整，靈活應(yīng)變。

平均每6分鐘生產(chǎn)一臺(tái)挖掘機(jī)，每7.5分鐘生產(chǎn)一臺(tái)高空作業(yè)車，每27分鐘生產(chǎn)一臺(tái)混凝土泵車——這是中聯(lián)重科智慧產(chǎn)業(yè)城的成果數(shù)據(jù)。中聯(lián)重科是全球工程機(jī)械行業(yè)的龍頭企業(yè)之一，整個(gè)公司的制造自動(dòng)化率超過(guò)了85%。上述產(chǎn)業(yè)城使用了2000多個(gè)自適應(yīng)機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)從鋼板入庫(kù)、出庫(kù)，到下料、焊接、機(jī)加、涂裝、總裝的全流程自動(dòng)化智能制造，工人只需要掃描二維碼就可以追溯管理每一個(gè)環(huán)節(jié)。

“挖掘機(jī)有4000多個(gè)零件，370多道制造工藝，且單批次訂單僅有數(shù)十臺(tái)，傳統(tǒng)程控機(jī)器人難以適應(yīng)頻繁的物料變化?！敝新?lián)重科中科云谷總經(jīng)理曾光說(shuō)，在云邊端協(xié)同的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)支撐下，現(xiàn)在的生產(chǎn)線支持靈活切換產(chǎn)品，能實(shí)現(xiàn)“前10分鐘生產(chǎn)某型號(hào)挖掘機(jī)，后10分鐘就換另一型號(hào)”的敏捷柔性生產(chǎn)。

多個(gè)案例生動(dòng)說(shuō)明，第二代工業(yè)機(jī)器人能在一定程度上適應(yīng)工程環(huán)境，并助力制造業(yè)開啟了多品種、小批量、多零件混流的敏捷智能制造。

世界機(jī)器人協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從2009到2024年，全世界的工業(yè)機(jī)器人裝機(jī)量翻了7倍。“由此可見，工業(yè)應(yīng)用依舊是機(jī)器人的核心落地場(chǎng)景之一?！盇BB機(jī)器人中國(guó)研究中心負(fù)責(zé)人張佳帆說(shuō)，即便如此，當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人所覆蓋的工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景只占全部場(chǎng)景的一小部分，這就要求工業(yè)機(jī)器人繼續(xù)不斷迭代。

2025世界機(jī)器人大會(huì)上，有專家指出，目前的工業(yè)機(jī)器人基本上局限在了感知AI這個(gè)層面上。人們共同關(guān)心的問(wèn)題是：人工智能技術(shù)能不能幫助工業(yè)機(jī)器人突破瓶頸，繼續(xù)向前邁步？

機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境——

更智能 更自主 更安全

新一代AI技術(shù)將在工業(yè)機(jī)器人技術(shù)迭代過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用?！熬拖癞?dāng)年電力改變工業(yè)發(fā)展軌跡，AI也將重塑工業(yè)機(jī)器人世界乃至整個(gè)制造業(yè)?！睆埣逊f(shuō)。

那么，人工智能工業(yè)機(jī)器人的理想愿景是什么樣？“答案有可能是具身智能人形機(jī)器人。”曾光說(shuō)，人工智能工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)會(huì)進(jìn)化成工業(yè)超級(jí)大腦，成為工業(yè)樂(lè)團(tuán)的超級(jí)指揮，而具身智能人形機(jī)器人，則會(huì)成為超級(jí)樂(lè)手，可以多功能演奏多種樂(lè)器，成為傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人這樣專業(yè)樂(lè)手的靈活補(bǔ)充。

比起AI在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，目前工業(yè)界對(duì)AI的利用率仍然很低。

除了在大語(yǔ)言模型、語(yǔ)言動(dòng)作模型等技術(shù)層面面臨的挑戰(zhàn)，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)研究委員會(huì)主席亞歷山大·維爾還從另兩個(gè)角度表達(dá)了對(duì)智能工業(yè)機(jī)器人的擔(dān)憂：其一，為確保技術(shù)可靠與時(shí)新，工業(yè)機(jī)器人搭載的AI需要定期重新訓(xùn)練，這可能與制造業(yè)系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的特點(diǎn)相矛盾——在這方面，數(shù)字孿生技術(shù)有望協(xié)助訓(xùn)練工業(yè)機(jī)器人AI，并輔助工業(yè)機(jī)器人開發(fā)與調(diào)試；其二，要實(shí)現(xiàn)人機(jī)安全協(xié)同，需要降低機(jī)器人運(yùn)行速度，給人們留出反應(yīng)時(shí)間，而這又與人們對(duì)機(jī)器人“速度快、力量大”的期待相悖。對(duì)此，他建議，制造業(yè)工作者應(yīng)深入理解工業(yè)機(jī)器人的工作原理，而非僅僅停留在會(huì)操作的層面。

由此觀之，受限于機(jī)器人本體在智能化、可靠性及安全性方面的不足，距離實(shí)現(xiàn)人工智能工業(yè)機(jī)器人大規(guī)模應(yīng)用還需要一段時(shí)間。

錨定目標(biāo)，篤行不怠。我國(guó)企業(yè)正在積極研發(fā)能夠自主適應(yīng)工廠環(huán)境的機(jī)器人技術(shù)。中聯(lián)重科已研發(fā)出輪式和雙足人形機(jī)器人，但人形機(jī)器人在當(dāng)前的制造業(yè)中僅能完成抓、放、抱、起等簡(jiǎn)單動(dòng)作，實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景雖暫時(shí)有限，但前景廣闊。

2025世界機(jī)器人大會(huì)論壇上，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)主席伊藤貴之指出，2025年，推動(dòng)機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的5個(gè)全球趨勢(shì)是：人工智能、具身機(jī)器人、可持續(xù)性需求、新客戶群以及用機(jī)器人解決勞動(dòng)力短缺。

未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的“眼睛”“手臂”“大腦”及移動(dòng)能力將持續(xù)迭代升級(jí)，還會(huì)以一次次技術(shù)突破，不斷重新定義智能制造的邊界與可能。