□文/陳淥萍 鞏瀟 韓方旭

誰來保障機器人質(zhì)量？

□文/陳淥萍 鞏瀟 韓方旭

我們?nèi)绾伪ＷC制造出來的智能機器人是威力無比的“擎天柱”，而不是偽劣產(chǎn)品，更不能是危害人類安全的“威震天”？在我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展如火如荼之時，建立、健全機器人質(zhì)量保障體系已經(jīng)刻不容緩。

誕生于20世紀80年代的動畫片《變形金剛》在中國家喻戶曉。動畫片中，以“擎天柱”為代表保護人類的善良的機器人，和以“威震天”為首的威脅地球安全的“狂派”機器人展開了激烈的戰(zhàn)斗。時至今日，機器人正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。也許，我們距離制造出“擎天柱”，利用它為我們服務(wù)的時間越來越近了。

采用智能機器人，對減輕勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率、保障人身安全、改善勞動環(huán)境、節(jié)約材料消耗以及降低生產(chǎn)成本有著十分重要的意義。但智能機器人由于研發(fā)和應(yīng)用起步較晚，所以不可避免地存在一些質(zhì)量問題。其中，工業(yè)機器人由于其在智能制造領(lǐng)域較早地廣泛應(yīng)用，如焊接、噴涂、裝配、搬運、檢測等，其質(zhì)量直接影響制造生產(chǎn)水平和人身安全，因此工業(yè)機器人的質(zhì)量問題尤為引人關(guān)注。如何保障工業(yè)機器人的質(zhì)量也成為目前國內(nèi)外主要的研究課題。

為什么要保障機器人質(zhì)量

國家戰(zhàn)略的需要

國家高度重視工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，習近平總書記在2014年兩院院士大會講話中提到，“機器人革命”有望成為“第三次工業(yè)革命”的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業(yè)格局，而且我國將成為全球最大的機器人市場。作為衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標志，機器人產(chǎn)業(yè)有望上升為國家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)并迎來中長期機會。而隨著計算機技術(shù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，我國機器人在功能和技術(shù)層次上已經(jīng)有了很大的提高，但是其功能、性能、安全性和可靠性仍與國外存在較大差距。

根據(jù)中國軟件評測中心的市場調(diào)研及測試案例積累情況，國產(chǎn)工業(yè)機器人系統(tǒng)的絕對定位精度約為國外同類產(chǎn)品的1/5，平均故障間隔時間約為國外同類產(chǎn)品的1/3至1/5，安全設(shè)計、指標要求及考核方法等均沒有嚴格的執(zhí)行標準和體系。這些問題不僅限制著我國工業(yè)化水平的發(fā)展，而且還會影響我國制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量，甚至引發(fā)危害國家財產(chǎn)和工人生命安全的惡性事故，所以，保障工業(yè)機器人的質(zhì)量對于政府是十分必要的。

市場規(guī)律的必然

由于研發(fā)廠商是工業(yè)機器人整條產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)起點，機器人整機的功能、性能、可靠性等質(zhì)量特性很大程度上依賴于研發(fā)廠商的研發(fā)水平，對于機器人產(chǎn)業(yè)鏈的重要性不言而喻。工業(yè)機器人研發(fā)水平的提高，可以減少后續(xù)的集成、調(diào)試、使用、維護的工作量和成本，且研發(fā)水平提高產(chǎn)生的品牌效益，更可以有效地提升研發(fā)廠商的市場知名度，為廠商帶來巨大的經(jīng)濟效益。如果廠商將增加的收入再次投入產(chǎn)品的研發(fā)，更可形成機器人產(chǎn)業(yè)鏈的良性循環(huán)。

集成商處于機器人產(chǎn)業(yè)鏈的中下游，為終端客戶提供應(yīng)用解決方案。這些系統(tǒng)集成商以往是從研發(fā)廠商手中購入機器人整機，再根據(jù)不同行業(yè)或客戶的需求，定制符合生產(chǎn)需求的解決方案。

但近年來，機器人集成商也走到了一個“分水嶺”。由于硬件產(chǎn)品價格逐年下降、利潤越來越薄，僅靠項目帶動硬件產(chǎn)品的銷售模式已經(jīng)成為過去時。所以，對于機器人集成商來說，只有向產(chǎn)業(yè)鏈上游延伸才能繼

機器人應(yīng)用范圍廣泛、技術(shù)附加值高，作為先進制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè)，對未來社會的發(fā)展起著極其重要的作用。根據(jù)專家預(yù)測，機器人產(chǎn)業(yè)是繼計算機、汽車之后出現(xiàn)的新型高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。但是，就像計算機網(wǎng)絡(luò)通信需要統(tǒng)一的標準一樣，機器人也需要“書同文，車同軌”。具備了這個條件，我們才能把握機器人的質(zhì)量，不出現(xiàn)“法出多門”的現(xiàn)象，使智能工業(yè)機器人真正為我們服務(wù)，而不會造成使用者的損失，甚至威脅人類的生命安全。續(xù)生存下去，也就是通過結(jié)合應(yīng)用領(lǐng)域、掌握核心技術(shù)、提高產(chǎn)品質(zhì)量，以此來增強市場競爭力。由此可見，提高產(chǎn)品質(zhì)量不僅對于研發(fā)廠商來說至關(guān)重要，對于機器人集成廠商來說，也是發(fā)展的必由之路。

用戶是機器人的最終使用者，是工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)鏈的最終端，也是機器人質(zhì)量的承擔者。如果機器人質(zhì)量達不到使用者的要求，那么使用者制造出的產(chǎn)品的質(zhì)量也會相應(yīng)地受到影響，可以說，機器人質(zhì)量的高低在機器人使用方可以得到集中體現(xiàn)，高質(zhì)量的機器人可以提高使用方的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，更好地保護使用方的財產(chǎn)和工人的安全。所以，機器人的質(zhì)量是用戶得以生存的命脈。

五大措施確保機器人質(zhì)量

目前，國內(nèi)已經(jīng)開始認識到機器人質(zhì)量保障體系建設(shè)的重要性。在國家支持下，有幾家機構(gòu)開始著手建立機器人測試平臺，為當?shù)刂行⌒蜋C器人研發(fā)企業(yè)提供服務(wù)，包括浙江麗水機器人產(chǎn)業(yè)園、昆山產(chǎn)業(yè)園、重慶綠色智能研究所、中科院山東省科院等。測試內(nèi)容主要包含機器人本體性能測試、機器人設(shè)備標定、安全性EMC測試等。

但機器人是多學科交叉、多行業(yè)應(yīng)用的一種具有復(fù)雜多樣性的系統(tǒng)級產(chǎn)品，其涉及多零部件系統(tǒng)集成、多行業(yè)應(yīng)用工藝綜合等。機器人系統(tǒng)的這一特點也就決定了機器人質(zhì)量保障體系建設(shè)和測試工作的復(fù)雜性和多樣性。鑒于此，結(jié)合國內(nèi)工業(yè)機器人的發(fā)展程度，要建立國產(chǎn)機器人的質(zhì)量保障體系，以下至關(guān)重要：

第一，應(yīng)盡快建立和健全工業(yè)機器人的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)、檢測及維護等各個環(huán)節(jié)的標準體系，做到工業(yè)機器人各環(huán)節(jié)的標準有據(jù)可依。眾所周知，標準是一個行業(yè)，特別是工業(yè)化行業(yè)的基礎(chǔ)和必要條件，工業(yè)機器人企業(yè)在生產(chǎn)過程中的標準化程度以及應(yīng)用技術(shù)標準的程度，將會直接影響到工業(yè)機器人企業(yè)的市場競爭力。而且，制定標準的背后是市場利益的爭奪，如果我國能率先建立起世界范圍內(nèi)所認同的工業(yè)機器人相關(guān)標準，則我國機器人企業(yè)在世界市場上將占得巨大的先機。

第二，應(yīng)注重機器人整體功能和性能的檢測工作，包括機器人的點精度、軌跡精度、

轉(zhuǎn)角和畫圓、負載、過熱和振動分析、實時性、可用性等功能和性能指標。最近幾年，我國機器人整機研發(fā)技術(shù)逐步取得突破，所以應(yīng)將注意力放在整體上提升我國機器人的精度、性能、可靠性等方面，讓我國的工業(yè)機器人整機市場盡快擺脫對外國的依賴。

第三，應(yīng)注重機器人關(guān)鍵部

件的檢測工作，包括機器人減速器、金相組織、粗糙度、內(nèi)部損傷和缺陷、伺服電機等關(guān)鍵部件指標。機器人整機成本中，約65%是由減速器、運動控制器和伺服系統(tǒng)這些關(guān)鍵部件組成的，但這些關(guān)鍵零部件大都依賴從國外進口。目前國產(chǎn)關(guān)鍵部件研發(fā)企業(yè)已初具規(guī)模，國內(nèi)企業(yè)市場份額逐年上升，某些部件的國內(nèi)研發(fā)企業(yè)已經(jīng)逐步突破技術(shù)壟斷。在這樣的發(fā)展勢頭中，更應(yīng)該重視關(guān)鍵部件的檢測工作，使國產(chǎn)關(guān)鍵部件盡快趕上國外先進水平。

第四，應(yīng)注重機器人安全性的檢測工作。這里所說的安全性，主要是指機器人所有零部件與電磁相關(guān)的安全性。安全測試主要包括機器人各關(guān)節(jié)靜電值、各電纜靜電值、控制柜電源靜電影響、電路板之間靜電效應(yīng)、電源端子傳導(dǎo)、輻射發(fā)射、靜電放電模擬、傳導(dǎo)抗干擾等電磁兼容性指標。

從機器人被發(fā)明以來，各國就時常發(fā)生由機器人引發(fā)的安全事故，有時甚至會威脅到工人的生命安全。例如，在美國密歇根州的福特鑄造廠工人Robert Williams被工業(yè)機器人手臂擊中身亡。另外，在瑞典一名工程師去檢查一臺出了問題的工業(yè)機器人時，機器人突然運動起來，打斷了他的四根肋骨，幾乎喪命。這些事故不得不引發(fā)我們對于工業(yè)機器人安全檢測的重視，使機器人更好地為人類服務(wù)。

第五，對特定需要的機器人應(yīng)注重環(huán)境測試工作，包括高低溫、濕熱、防塵、振動、防爆等指標。工業(yè)機器人的工作環(huán)境有可能是對人類健康有害，甚至是極端條件的環(huán)境。如果工業(yè)機器人不能在惡劣環(huán)境下正常運行，或者在特定環(huán)境下的性能、精度等會受到影響，哪怕是較小的影響，都會對于機器人企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。所以我們需要對工業(yè)機器人工作環(huán)境進行檢測，保證工業(yè)機器人在極端、惡劣的環(huán)境下能夠正常、精確地實現(xiàn)預(yù)定的功能，減輕工業(yè)機器人企業(yè)的經(jīng)濟損失。

不要讓“擎天柱”變成“威震天”

“擎天柱”與“威震天”有一個共同的祖先，他們同是“五面怪”用程序制造出來的。如果我們不重視機器人的質(zhì)量保障，我們制造出的“擎天柱”很可能會變成“威震天”。

我國工業(yè)機器人面臨著難得的歷史發(fā)展機遇，制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級將推動我國高端制造裝備的發(fā)展，我國制造業(yè)將努力發(fā)展從“大”到“強”。同時，國內(nèi)外經(jīng)濟形勢的發(fā)展也將促使產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，我國的制造業(yè)將從粗放式發(fā)展模式向精細式發(fā)展模式進行轉(zhuǎn)變。

工業(yè)機器人作為我國高端裝備制造的基礎(chǔ)設(shè)備之一，是我國工業(yè)化發(fā)展規(guī)劃中戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是其他新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。所以，一方面要抓住機遇，快速發(fā)展我國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)；另一方面，在發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)的同時，要重視機器人質(zhì)量保障體系的建設(shè)，在“工業(yè)4.0”、“智能工廠”的大背景下，做到產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化、標準化，這樣才能事半功倍，讓機器人時時刻刻為人類的福祉而工作。

陳淥萍 工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）副主任

鞏 瀟 工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）智能制造與基礎(chǔ)裝備測試實驗室 主任

韓方旭 工業(yè)和信息化部計算機與微電子發(fā)展研究中心（中國軟件評測中心）智能制造與基礎(chǔ)裝備測試實驗室