“5G ”时代,智能制造创新无限

2019-12-01 10:08栏目:机械设备
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随着各种人工智能芯片(fpga,gpu,dsp,asic)算力的不断提高和开源平台的不断涌现,我们会看到集成人工智能的机器人控制器的出现,使机器人的使用和维护变得更加简单和快捷,从而使其应用场景向消费者市场扩展。

在数字化浪潮的驱动下,大数据、云计算、人工智能等新一代信息通信技术与制造业的融合逐渐从理念普及走向应用推广,制造业智能化、柔性化、服务化、高端化转型发展趋势更加明显,对高性能、具有灵活组网能力的无线网络需求日益迫切。2019年是5G商用元年,5G具有媲美光纤的传输速率、万物互联的泛在连接特性和接近工业总线的实时能力,正逐步向工业领域渗透,引发一系列融合应用的创新与变革,为制造业转型升级带来历史性的发展机遇。

技术的变革与创新必将带来更加完美或者颠覆性的产品,但从市场的角度来看,更具有影响力(或者说更具有破坏性)的变革是:由新技术带来的新商业模式。

5G为智能制造生产系统带来的全新改变,正在成为信息通信类展会上的热点。姚春鸽/摄

在此期间,机器人的技术突飞猛进,机器人的驱动方式从液压变为电动,从一开始只有6个自由度到现在有了53个自由度,位置精度从1毫米到0.03毫米,数据存储从磁鼓存储器到固态硬盘,应用领域从简单重复的搬运到复杂曲面的增材制造,应用行业从汽车到电子以及消费品,研发中心从美国向欧洲和亚洲扩散,平均销售单价从20万美金到3万美金,年销量从几十台到近40万台,制造业渗透率从0到74台/万名工人……

5G将在三个方面赋能工业云化机器人。

机器人会越来越多地和柔性工具相结合,比如协作机器人+agv小车(autonomous),使得协作机器人不再局限于某一个单元、区域,而是提升为生产线团队中的“自由机器人”,从而使得生产线可以自我组织(“静态”的生产线→“动态”的生产线);协作机器人+柔性夹具(flexible eoat),使得协作机器人可以更好地实现新功能,以适应多品种生产的需要。

5G赋能柔性生产线

2019-05-09 15:17:05来源:机器人在线

未来,工业AR将用于装配过程指导、设备检修等应用场景,通过虚拟影像与真实视觉叠加直观地呈现出操作步骤,帮助工程师缩短作业时间,降低错误率。工业VR将辅助工业设计,使远程的工作人员进入同一个虚拟场景中协同设计产品,也可以实现工厂的三维立体虚拟化展示,使管理人员全面了解工厂的生产情况。

机器人已经改变了我们生产与制造的方式,并将从传统的工业领域向服务业渗透。

5G赋能云化机器人

技术趋势3:机器人和柔性工具的融合

第三,提高工业AR/VR应用的交互体验。工业AR/VR的发展方向是使用者通过交互设备与虚拟或现实环境进行实时互动,5G将满足远程多人协同设计、虚拟工厂操作培训等强交互工业AR/VR应用的毫秒级低时延需求,增强用户与用户、用户与环境之间的交互体验。

工业机器人接下来的路该怎么走

第一,使工业AR/VR终端更加轻便、价格更低。在复杂多变的工厂环境中,AR/VR终端需要具备高级别的灵活性和轻便性。基于5G的工业云,AR/VR可以将数据和计算密集型任务转移到云端处理,终端仅保留连接和显示功能,大幅降低终端的重量以及造价。

机器人和信息系统的融合会给一些新商业模式提供条件,比如目前主流的机器人维护模式还是定期巡检的方式,通过对机器人上传到云端的数据进行存储和分析,可以从网关供应商转向预测性维护服务提供商;又比如通过对物流机器人运行数据的存储和分析,可以从物流行业机器人供应商(提供机器人集成解决方案)转向物流服务(按照搬运包裹的使用量计费)提供商。

第二,支持超高清视频监控和机器视觉识别。5G网络能够将厂房内高分辨率的监控录像同步回传到控制中心,通过“5G 8K”超高清视频还原各区域的生产细节,为工厂精细化监控和管理提供支持。同时,智能工厂中产品缺陷检测、精细原材料识别、精密测量等场景需要用到视频图像识别。5G网络能保障海量高分辨率视频图像的实时传输,提升机器视觉系统的识别速度和精度。

技术趋势2:机器人和人工智能的融合

作为新一代无线通信技术,5G将为智能制造生产系统提供多样化和高质量的通信保障,促进各个环节海量信息的融合贯通。未来,随着5G网络与制造业的融合走向纵深,5G带来的变革不仅是生产过程的优化,如可控性的提高、运营效率的跃升、生产成本与能耗的降低等,更将带动一系列革命性的新产品、新技术和新模式在制造业中的普及。可以预见,在“5G ”时代,制造业智能化升级将更全面更深入,以5G为核心的融合创新将成为我国制造业高质量发展的强大动力和有力支撑。

商业变革1:提供产品→提供服务

5G赋能实时数据采集与监控

机器人行业正处于技术与商业双重变革的时代,而且随着机器人技术不断地与其它技术相融合,可能会从建立在机械和电气技术基础上发展较平缓的行业,转变为发展更为迅速的行业,在不断提高产品性能,降低产品使用门槛与综合成本的同时,不断扩大其应用场景。

5G赋能工业AR/VR

上述两个因素,为机器人的编程使用和维护调试设定了比较高的门槛,从而导致其应用场景目前还主要集中在企业间市场。

其次,5G使机器人更加敏捷、安全地与工人协作。5G高可靠、超低时延的特性能使机器人实时感知工人的动作,灵巧地进行反馈与配合,同时始终与工人保持安全距离,保证人机协作的安全。

目前,m2m通信一般采用iec 61158标准的各种现场总线,但因为历史以及商业方面的原因,iec 61158标准化了19种现场总线,而这些现场总线的硬件接口以及物理层/应用层均不完全相同,除非采用同一厂家的产品,否则在现场无法做到互联互通。

第三,提升工厂设备远程运维能力。5G广覆盖、大连接、低成本、低能耗的特性有利于远程生产设备全生命周期工作状态的实时监测,使生产设备的维护工作突破工厂边界,实现跨工厂、跨地域的远程故障诊断和维修。

技术趋势1:机器人和信息系统的融合

在传统的网络架构下,生产线上各单元的模块化设计虽然相对完善,但是由于物理空间中的网络部署限制,制造企业在进行混线生产的过程中始终受到较大约束。

虽然plc/pac行业有众多的供应商,但是每一家硬件供应商提供的集成开发平台均支持iec 61131-3标准规定的编程语言规范(il,stl,ld,fbd,sfc)。反观机器人行业,缺乏统一的编程语言规范,各个供应商不仅集成开发平台软件不同,语法规范以及特殊应用指令亦不尽相同。

最后,5G能够实现机器人的远程实时控制。在高温、高压等某些不适合工人进入的特定生产环境,工人可以在监控中心通过5G网络对机器人进行实时远程操控,同步、安全地完成预定的工作目标。

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