專題策劃：熙文
本刊記者：葉兮 鴻嬴
近兩年來(lái)，3C電子行業(yè)以迅雷不及掩耳之勢(shì)迅速成為機(jī)器人行業(yè)爭(zhēng)搶的香餑餑，這一市場(chǎng)不僅引來(lái)國(guó)外企業(yè)的周密布防，而且也讓國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)有了新的機(jī)會(huì)。從整體上而言，我國(guó)3C電子行業(yè)多以華南區(qū)的電子消費(fèi)品的市場(chǎng)應(yīng)用空間最為巨大，但機(jī)器人應(yīng)用難度也是行業(yè)之最。以手機(jī)行業(yè)為例，目前我國(guó)手機(jī)制造巨頭當(dāng)屬富士康、華為等，他們有意投入更多智能化制造設(shè)備，機(jī)器人的應(yīng)用備受關(guān)注，但由于手機(jī)等產(chǎn)品本身的周期屬性和生產(chǎn)工藝要求，現(xiàn)有的一些機(jī)器人類別難以全面的、完整的、高性價(jià)比的替代人工，因此，機(jī)器人應(yīng)用尚處于探索時(shí)期。
本期專題從市場(chǎng)情況、機(jī)器人在手機(jī)、PCB板等生產(chǎn)線的應(yīng)用、四種不同類別的機(jī)器人現(xiàn)狀以及機(jī)器視覺(jué)和系統(tǒng)集成等方面加以闡述當(dāng)前我國(guó)3C電子領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)器人應(yīng)用的情況。
機(jī)器人企業(yè)進(jìn)軍3C電子領(lǐng)域的機(jī)會(huì)與挑戰(zhàn)
文/新戰(zhàn)略機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所應(yīng)用情況
我國(guó)3C產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化需求主要在部件加工，如玻璃面板、手機(jī)殼、PCB等功能性元件的制造；裝配和檢測(cè)；部件貼標(biāo)、整機(jī)貼標(biāo)等方面。現(xiàn)狀是部件自動(dòng)加工，且都是小部分自動(dòng)化，大部分全人工。于全球而言，我國(guó)在3C領(lǐng)域的機(jī)器人應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
以手機(jī)通訊為例，手機(jī)生產(chǎn)分為貼片、測(cè)試、組裝3大環(huán)節(jié)，共80多道工序。每一道工序?qū)τ谏a(chǎn)環(huán)境要求都很高，所以車間有溫濕度、靜電防護(hù)等設(shè)備。以深圳為例,其電子制造公司每日產(chǎn)能可以以百萬(wàn)計(jì)算，這就有引入機(jī)器人的基礎(chǔ)。而包括一些手機(jī)外殼、玻璃、蓋板在內(nèi)的零部件制造技術(shù)，其工藝和設(shè)備都相當(dāng)成熟，有很高的自動(dòng)化發(fā)展的可能性和可操作性，整體而言，目前在整個(gè)電子產(chǎn)品的組裝環(huán)節(jié)自動(dòng)化程度很低，3C行業(yè)的的自動(dòng)化目前還停留在單站階段。
市場(chǎng)機(jī)遇與挑戰(zhàn)
競(jìng)爭(zhēng)的變化促使3C電子廠商生產(chǎn)效率的革新，以便快速的響應(yīng)市場(chǎng)變化以及產(chǎn)品更新，更高效能的生產(chǎn)制造能力，更高品質(zhì)的產(chǎn)品管理質(zhì)量控制。敏捷制造，柔性制造，精益制造成為3C電子生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展方向，而工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)正迎合這一發(fā)展方向和制造趨勢(shì)：高精度、高柔性、高精度。
以通訊為例，2000年到2014年，中國(guó)手機(jī)產(chǎn)量增長(zhǎng)了66倍。快速增長(zhǎng)的手機(jī)行業(yè)在一定程度上也推動(dòng)了裝備技術(shù)的技術(shù)升級(jí)。3C產(chǎn)業(yè)對(duì)機(jī)器人靈活性和精確度的要求更高，在這方面，我國(guó)企業(yè)有與國(guó)際巨頭“同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)”的機(jī)會(huì)。珠三角地區(qū)超過(guò)1.2萬(wàn)多億元產(chǎn)值的3C產(chǎn)業(yè)會(huì)成為珠三角工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的強(qiáng)大支撐，3C領(lǐng)域?qū)⑹枪I(yè)機(jī)器人發(fā)展的一個(gè)新機(jī)會(huì)、新市場(chǎng)。
隨著對(duì)3C電子產(chǎn)業(yè)的重視，2014年以來(lái)，A股先后有十幾家機(jī)器人概念公司涉足、加碼3C行業(yè)市場(chǎng)，一類是核心零部件、機(jī)器人人本體產(chǎn)品制造商，另外一種是系統(tǒng)集成商方式，對(duì)工廠進(jìn)行“交鑰匙”改造。
無(wú)論是國(guó)際知名機(jī)器人企業(yè)，還是國(guó)內(nèi)各大機(jī)器人廠商，紛紛將目光瞄準(zhǔn)3C電子行業(yè)。扎根華南也成為他們一致的選擇。然而，不同于其他行業(yè)，3C電子產(chǎn)業(yè)本身的特性決定了其自動(dòng)化應(yīng)用的難度和過(guò)程。
新戰(zhàn)略機(jī)器人研究所認(rèn)為，3C及手機(jī)行業(yè)目前最關(guān)鍵的問(wèn)題不是趕著風(fēng)上機(jī)器人，如果沒(méi)有系統(tǒng)的支持，自動(dòng)化無(wú)法滿足大規(guī)模生產(chǎn)需求，單純?nèi)ゲ少?gòu)機(jī)器人意義不大。目前機(jī)器人廠商與需求方缺乏交流和溝通，了解機(jī)器人的不了解生產(chǎn)，懂生產(chǎn)的不懂機(jī)器人，整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要基于不同工廠定義軟體的架構(gòu)。所以，關(guān)鍵不是上馬機(jī)器人，而是背后支撐工廠開(kāi)放運(yùn)作的整個(gè)體系的柔性部分。
手機(jī)產(chǎn)業(yè)機(jī)器人應(yīng)用情況
第一手機(jī)界研究院院長(zhǎng) 孫燕飚
手機(jī)相關(guān)制造商在自動(dòng)化過(guò)程的難點(diǎn)與成本分析
手機(jī)產(chǎn)品運(yùn)用自動(dòng)化是行業(yè)發(fā)展的必然，以機(jī)器人為代表的新型自動(dòng)化設(shè)備尤為關(guān)注手機(jī)制造企業(yè)的情況。然而，對(duì)于手機(jī)廠商而言，自動(dòng)化運(yùn)用過(guò)程中遭遇的難點(diǎn)和成本問(wèn)題通常需要設(shè)備提供商加以重視和解決。
目前，手機(jī)產(chǎn)品的絲網(wǎng)印刷、手機(jī)蓋板、精雕機(jī)、CNC等設(shè)備開(kāi)始增加上下料環(huán)節(jié)，逐步形成全自動(dòng)工作站形式，但并沒(méi)有形成全自動(dòng)化的流水作業(yè)。帶自動(dòng)化檢測(cè)，上下料的設(shè)備，毛利空間一般在100%以上。
這些工序的難點(diǎn)在于所有自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)想都是設(shè)備商廠家的想法，使用廠家如藍(lán)思科技、伯恩光學(xué)、歐菲光等很少參與，或使用廠家提出要求，設(shè)備廠家做改良。其次，精雕、CNC與絲網(wǎng)印刷設(shè)備的設(shè)備技術(shù)跨度大，大家都在做一個(gè)環(huán)節(jié)，很少連貫思考整個(gè)生產(chǎn)流程，而懂整個(gè)生產(chǎn)流程的人，又不太懂設(shè)備。
手機(jī)代工廠的自動(dòng)化演進(jìn)
目前，機(jī)器人在手機(jī)、3C電子行業(yè)代工廠的使用、檢測(cè)、裝配和包裝環(huán)節(jié)，其中視覺(jué)這部分相對(duì)較為成熟，已經(jīng)有廠家向整機(jī)廠推廣，也有廠家根據(jù)自己經(jīng)驗(yàn)做檢測(cè)，焊點(diǎn)檢測(cè)（自己采購(gòu)設(shè)備），比如金立。博視廣達(dá)以及從比亞迪出來(lái)的鴻澤自動(dòng)化也做音頻檢測(cè)。
根據(jù)自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步和廠家的運(yùn)用逐步推廣，自動(dòng)化在手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展將呈現(xiàn)出新的態(tài)勢(shì)。一方面，巨頭代工廠商逐漸將訂單分流給其他加工廠商，如手機(jī)行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)均來(lái)自富士康。富士康又帶出了比亞迪，現(xiàn)在富士康和比亞迪又釋放很多華為和蘋果訂單給二級(jí)、三級(jí)供應(yīng)商。
另一方面，手機(jī)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化分工越來(lái)越細(xì)。全局化的人才及模式對(duì)設(shè)備商和手機(jī)廠家都不現(xiàn)實(shí)，專業(yè)事情交給專業(yè)人士來(lái)做。 此外，設(shè)備廠商的技術(shù)進(jìn)步將會(huì)推動(dòng)手機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈的自動(dòng)化進(jìn)程，部分原來(lái)的手機(jī)產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商也在進(jìn)行機(jī)器人的研發(fā)和生產(chǎn)，他們憑借自己對(duì)手機(jī)制造工藝的了解，能夠更加精準(zhǔn)的推出相應(yīng)的機(jī)器人設(shè)備，從而滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)金需要。
手機(jī)終端產(chǎn)品自動(dòng)化產(chǎn)線設(shè)備類市場(chǎng)分析
當(dāng)前，3C電子行業(yè)最具有代表性的當(dāng)屬手機(jī)終端產(chǎn)品，而手機(jī)行業(yè)自動(dòng)化程度最高的自然是以富士康代工為主的蘋果手機(jī)，其次是華為手機(jī)。根據(jù)調(diào)研，富士康目前在蘋果手機(jī)加工過(guò)程中自動(dòng)化程度約30%。
Apple現(xiàn)狀
保守估計(jì)，蘋果公司市值7000億美元。 iPhone手機(jī) 2015銷量1.66億美元，累計(jì)銷售量達(dá)到7億部，其中iPhone6與iPhone6 Plus比例歐美3:1，亞洲5:3~5:4。蘋果現(xiàn)任CEO庫(kù)克表示，蘋果手機(jī)49%的年增長(zhǎng)率遠(yuǎn)高于全球平均的26%。此外他指出，iPhone 6和6 Plus客戶滿意度高達(dá)99%。
富士康現(xiàn)狀
富士康是全球加工制造王國(guó)，富士康集團(tuán)全球總市值超過(guò)700億美元，布局橫跨歐、美、亞三大洲，2014年員工總數(shù)超過(guò)120萬(wàn)人。作為蘋果最大的代工廠商，富士康的自動(dòng)化程度引人關(guān)注。據(jù)了解，富士康組裝一部iPhone手機(jī)，可獲利4~4.5美元，但對(duì)于富士康的人員支出而言，組裝業(yè)務(wù)可能是虧損的。當(dāng)然，富士康的代工盈利點(diǎn)在其他地方。預(yù)計(jì)，富士康2016年產(chǎn)值約350億元。
根據(jù)以上情況，蘋果手機(jī)的利潤(rùn)率相當(dāng)高。如果沒(méi)有合約優(yōu)惠，目前iPhone 6和iPhone 6 Plus零售價(jià)分別是649美元和749美元。不計(jì)營(yíng)銷等成本，只扣除生產(chǎn)成本，蘋果每出售一部iPhone6至少可以賺到422美元。考慮到iPhone 6的基本配置只有16GB，不少人還會(huì)選擇升級(jí)到64GB，價(jià)格也就多了100美元，而16GB到64GB的邊際成本只多了20美元，所以升級(jí)還會(huì)讓蘋果再賺80美元。因此，蘋果獲利頗豐。根據(jù)科技博客Re/code的數(shù)據(jù)推算，73%的iPhone 6售價(jià)將轉(zhuǎn)化為蘋果的盈利，iPhone 6 Plus的轉(zhuǎn)化率是76%。
回到富士康代工本身，富士康的組裝業(yè)務(wù)在自動(dòng)化領(lǐng)域主要涉及到的環(huán)節(jié)包括零部件生產(chǎn)&檢測(cè)、整機(jī)裝配、檢測(cè)、包裝等，自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商已國(guó)內(nèi)和國(guó)外知名企業(yè)為主，其中在機(jī)器人領(lǐng)域的主要供應(yīng)商包括博眾精工、愛(ài)普生、大族激光等。根據(jù)了解，富士康去年在自動(dòng)化領(lǐng)域投入的費(fèi)用約為200億人民幣， 今年預(yù)估300億人民幣，其中組裝類超過(guò)200億（大年）。
3C行業(yè)PCB板的機(jī)器人自動(dòng)化
根據(jù)錢德勒觀點(diǎn)整理
在3C行業(yè)，PCB板的自動(dòng)化生產(chǎn)是較為典型的細(xì)分領(lǐng)域，也是目前機(jī)器人企業(yè)關(guān)注度較高的一個(gè)領(lǐng)域。
PCB板生產(chǎn)主要可以分成四大環(huán)節(jié)：1、PCB板生產(chǎn)組裝；2、拼裝；3、檢測(cè)；4、包裝出貨。這四個(gè)環(huán)節(jié)自動(dòng)化都不是很成熟，但是表現(xiàn)較好的是PCB板組裝和檢測(cè)這兩方面。原因是3C生產(chǎn)線變化太快。有的時(shí)候一天的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)線需要換幾種產(chǎn)品。機(jī)器人雖然柔性高，但是針對(duì)不同的生產(chǎn)線依然是需要重新設(shè)定的。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，其實(shí)很多公司已經(jīng)在探索解決方案并取得了不錯(cuò)的效果。簡(jiǎn)單說(shuō)就是用小型機(jī)器人，做柔性可移動(dòng)操作單元。機(jī)器人作為操作單元的一個(gè)零件，根據(jù)不同的工藝，只需要把單元換成人工或者其他操作單元就可以了。當(dāng)然，其工藝精進(jìn)也需要時(shí)間積累。
PCB板生產(chǎn)環(huán)節(jié)機(jī)器人的主要工作是分揀搬運(yùn)和插件。提到分揀搬運(yùn)，需要了解PCB板從哪里到哪里。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)大部分PCB板生產(chǎn)企業(yè)用的都是L型，PCB板不能像金屬零件那樣隨便夾取。就算PCB板水平放置， 也很難用四軸SCARA機(jī)器人做平面搬運(yùn)，所以大部分案例都是使用六軸機(jī)器人。六軸機(jī)器人價(jià)格又比較貴，所以這部分工作其實(shí)會(huì)讓終端用戶覺(jué)得殺雞用牛刀，所以不是很普遍。
PCB板生產(chǎn)環(huán)節(jié)的另一個(gè)操作是插件。精度是其考慮的重要問(wèn)題。此外，工藝變化太快，一個(gè)板上少也要二十幾種件要插，這個(gè)機(jī)器人的動(dòng)作設(shè)定都是很復(fù)雜的，萬(wàn)一生產(chǎn)一上午下午換另一個(gè)工件，那么工廠負(fù)責(zé)編程序的工程師要吐血了。
裝配環(huán)節(jié)PCB板插件環(huán)節(jié)遭遇同樣的問(wèn)題，與此同時(shí)，很多3C涉及有角度裝配。針對(duì)平面的SCARA機(jī)器人無(wú)法很好的應(yīng)用到環(huán)節(jié)上，必須要使用六軸才可以，但是六軸機(jī)器人貴，雖然3C生產(chǎn)企業(yè)都很有錢，但是成批量地改換機(jī)器人，整條線下來(lái)成本也挺吃不消的。
說(shuō)到檢測(cè)環(huán)節(jié)，首先要說(shuō)的是在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中其實(shí)每一段生產(chǎn)后都會(huì)伴隨一次檢測(cè)或檢查，機(jī)器人用到這個(gè)環(huán)節(jié)做的有兩種，一種是運(yùn)到檢測(cè)機(jī)械里面，另一種是機(jī)器人抓手上面放檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。前者最多涉及一個(gè)翻面問(wèn)題，效率和精確度機(jī)器人都綽綽有余。后者就需要在視覺(jué)上有一些要求了，總之也不算難，主要問(wèn)題還是在成本。
包裝出貨環(huán)節(jié)機(jī)器人都是成熟應(yīng)用了，3C行業(yè)不存在特殊性。模塊化工業(yè)機(jī)器人在手機(jī)智能制造過(guò)程中的應(yīng)用前景
文/銀光VINKO 肖新春
手機(jī)(3C產(chǎn)品)制造的挑戰(zhàn)：
目前，3C行業(yè)面臨著多重考驗(yàn)，一方面來(lái)自于產(chǎn)品本身的要求，另一方面來(lái)自于生產(chǎn)線的員工挑戰(zhàn)。3C電子產(chǎn)品尤其是手機(jī)產(chǎn)品對(duì)于精細(xì)的要求日益增加：1、零件體積小, 大部分零件都是毫米級(jí)；2、零件不規(guī)則, 零件不規(guī)則 (攝像頭，排線等)；3、產(chǎn)品樣式多, 產(chǎn)品系列眾多；4、更新周期快, 一臺(tái)專用設(shè)備可能只用幾個(gè)月就 無(wú)法適用新產(chǎn)品；5、外觀要求高, 表面不能細(xì)微劃痕；6、速度要求高, 生產(chǎn)效率對(duì)手機(jī)制造相當(dāng)重要；7、故障率要求低, 發(fā)生故障將導(dǎo)致全線停產(chǎn)等。此外，生產(chǎn)線熟練工人短缺, 技術(shù)工人短缺，技術(shù)不熟練；品質(zhì)管控難, 生產(chǎn)效率把控存在不確定性；人工工資快速上升, 發(fā)生故障將導(dǎo)致全線停產(chǎn)；工人情緒化, 重復(fù)性工作，情緒化，怠工等因素將影響產(chǎn)品的生產(chǎn)制造。
因此，自動(dòng)化是發(fā)展趨勢(shì)。不過(guò)目前，3C電子生產(chǎn)線的很多工序仍由人工完成，人工所占比較依然很高，另外自動(dòng)化專用設(shè)備大量使用, 更換產(chǎn)品專用設(shè)備可能失去價(jià)值，現(xiàn)階段只有從 部分工序開(kāi)始導(dǎo)入機(jī)器人，且大部分機(jī)器人用來(lái)做搬運(yùn)和上下料。
手機(jī)(3C產(chǎn)品)制造的趨勢(shì)：
在3C電子行業(yè)，機(jī)器人的應(yīng)用種類有大概四種，一是直角坐標(biāo)為代表的模塊化機(jī)器人，一種是SCARA4軸關(guān)節(jié)機(jī)器人，一種是傳統(tǒng)六軸機(jī)器人，最后一種是雙臂機(jī)器人。現(xiàn)階段，直角坐標(biāo)機(jī)器人應(yīng)用比例最高，產(chǎn)品性能較為穩(wěn)定。
各類型工業(yè)機(jī)器人的3C適應(yīng)性：
綜上，不同類型的機(jī)器人均有不同的應(yīng)用范圍，但針對(duì)3C電子尤其是手機(jī)制造而言，直角坐標(biāo)機(jī)器人現(xiàn)階段更具針對(duì)性。直角坐標(biāo)機(jī)器人是模塊化的初級(jí)階段， 由X，Y，Z三軸直交組合而成。其優(yōu)點(diǎn)是可由單軸模組快速組合和重構(gòu)； 算法簡(jiǎn)單，通常通過(guò)直線差補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)即可實(shí)現(xiàn)空間曲線和軌跡；精度高，成本低，可直接嫁接到自動(dòng)化設(shè)備和生產(chǎn)線中。
同時(shí)，它的缺點(diǎn)是本體結(jié)構(gòu)缺乏柔性，空間利用率低；工作死角區(qū)域大，狹小空間無(wú)法進(jìn)入， 容易與周圍物體發(fā)生干涉和碰撞；行程變更難度大。不可逆轉(zhuǎn)。
比直角坐標(biāo)機(jī)器人更為高級(jí)的是可擴(kuò)展串聯(lián)機(jī)器人。它一般由四到六個(gè)關(guān)節(jié)模塊組成，臂長(zhǎng)可以調(diào)節(jié)或更換。 其優(yōu)點(diǎn)包括可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要選擇軸數(shù)和調(diào)節(jié)臂長(zhǎng)；空間利用率高，可深入狹小空間；本體輕型化后，比傳統(tǒng)機(jī)器人更為輕便。
與此同時(shí)，它也存在缺點(diǎn)，比如僅適用比較輕型的場(chǎng)合，對(duì)3C行業(yè)是優(yōu)點(diǎn)； 剛性較直角坐標(biāo)要差。控制趨于復(fù)雜；精度控制難度加大。高速輕載4軸桌面機(jī)器人服務(wù)3C自動(dòng)化
文/谷小安
機(jī)器人在3C領(lǐng)域的開(kāi)展面臨的問(wèn)題
隨著中國(guó)市場(chǎng)對(duì)機(jī)器人的接受度和應(yīng)用范圍擴(kuò)大，我國(guó)機(jī)器人市場(chǎng)潛力無(wú)窮，其中3C電子行業(yè)以產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)贏得全世界矚目。據(jù)悉，我國(guó)3C產(chǎn)業(yè)有超過(guò)2000萬(wàn)的產(chǎn)業(yè)工人，如果以機(jī)器人替代人工，可想而知，我國(guó)3C電子產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化市場(chǎng)有多大。以華碩為例，員工10萬(wàn)人，起碼有1萬(wàn)人是在生產(chǎn)線上打螺絲，每條生產(chǎn)線上面有10-20個(gè)工位是打螺絲。如果用SCARA機(jī)器人打螺絲，人工替代空間會(huì)非常大。
在這樣的背景下，機(jī)器人等自動(dòng)化設(shè)備紛紛將目光投注在3C電子產(chǎn)業(yè)，隨之，3C領(lǐng)域的自動(dòng)化運(yùn)用逐漸成熟，但同時(shí)面臨的問(wèn)題也不斷顯現(xiàn)，提出的要求也更加具體（如下圖）。
高速高精4軸工業(yè)機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)
相對(duì)而言，以上問(wèn)題的提出讓高速高精度的4軸工業(yè)機(jī)器人有了更多機(jī)會(huì)。所謂4軸工業(yè)機(jī)器人，它不同于6軸等更多關(guān)節(jié)機(jī)器人，它的重量更輕體積更小，使用更輕便，而比直角坐標(biāo)等兩軸機(jī)器人，它的手臂運(yùn)行更靈活。因此，目前，4軸機(jī)器人在3C領(lǐng)域運(yùn)行廣泛。
4軸機(jī)器人在3C行業(yè)最常見(jiàn)的應(yīng)用是裝配/拆卸、錫焊與點(diǎn)膠。許多3C行業(yè)的企業(yè)正面臨勞動(dòng)力短缺，工資和管理成本不斷提高的問(wèn)題。由于工作的高重復(fù)性，SCARA機(jī)器人之類的專用機(jī)器人可以很好地完成這些簡(jiǎn)單動(dòng)作。估計(jì)未來(lái)裝配/拆卸的應(yīng)用預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)最快的，2012年到2017年銷售年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)20.6%。
物料操作是第二大應(yīng)用領(lǐng)域，占24%，主要包括物料搬運(yùn)，碼垛，和機(jī)加工等。由于對(duì)工人安全的日益關(guān)注和不斷上升的工資成本，工業(yè)機(jī)器人越來(lái)越多的被引入到物料操作過(guò)程中。預(yù)計(jì)這一領(lǐng)域2012年到2017年銷售年復(fù)合增長(zhǎng)率將達(dá)14.8%。
不過(guò)，面對(duì)3C電子尤其是手機(jī)等消費(fèi)品的更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，以及性能要求越來(lái)越高，現(xiàn)有的4軸機(jī)器人需要在各方面加以完善和改進(jìn)，尤其是精度和穩(wěn)定性（見(jiàn)下圖）。
告別傻大粗 3C電子需求精巧輕型6軸機(jī)器人
在傳統(tǒng)的諸如汽車行業(yè)，6軸機(jī)器人是應(yīng)用最多的機(jī)器人類別，也是機(jī)器人較為典型的代表，但在3C電子領(lǐng)域，傳統(tǒng)6軸機(jī)器人除了在部分簡(jiǎn)單工位，如打磨、搬運(yùn)等會(huì)有所應(yīng)用，在裝配等精度要求高的工序尚難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)作用。因此，6軸機(jī)器人必須告別傻大粗的形象，以精巧輕型的產(chǎn)品樣式進(jìn)入3C電子領(lǐng)域。
3C與汽車有別 6軸優(yōu)勢(shì)不再凸顯
當(dāng)前，6軸機(jī)器人在汽車領(lǐng)域自動(dòng)化生產(chǎn)率位居各行業(yè)之首，基本上所有的汽車工廠都已經(jīng)轉(zhuǎn)向自動(dòng)化生產(chǎn)，甚至泡面、餅干、磁磚工廠等也都有或簡(jiǎn)單或復(fù)雜的機(jī)器人進(jìn)駐。但手機(jī)、平板、筆記本的生產(chǎn)線，卻很難全面應(yīng)用機(jī)器人手臂。日本人發(fā)現(xiàn)機(jī)器人在生產(chǎn)小型電子產(chǎn)品時(shí)，良品率非常低。
一臺(tái)智能手機(jī)內(nèi)部有五六百個(gè)零部件，在四五英寸的微小機(jī)體空間中要全靠機(jī)器人組裝起來(lái)，仍是不可能的任務(wù)。因此，即使在智能化水平較高的富士康工廠中，一臺(tái)智能手機(jī)，目前九成以上的工序，需要由作業(yè)員的雙手完成。
因此，汽車行業(yè)的機(jī)器人屬于“傻大笨粗”的自動(dòng)化設(shè)備，精度低、位置控制相對(duì)簡(jiǎn)單，包括庫(kù)卡、ABB、發(fā)那科、安川等四大機(jī)器人企業(yè)都擁有了成熟的經(jīng)驗(yàn)。但相比較而言，3C機(jī)器人的精度和位置控制等技術(shù)難度是汽車行業(yè)的10倍，在這個(gè)領(lǐng)域，成熟的供應(yīng)商仍處于空白狀態(tài)。
技術(shù)需優(yōu)化 價(jià)格也有待完善
除了在技術(shù)上需要優(yōu)化外，6軸機(jī)器人在3C電子行業(yè)應(yīng)用受阻的另一個(gè)原因是價(jià)格過(guò)高。相較于4軸及其他類型的機(jī)器人，6軸機(jī)器人的價(jià)格也明顯過(guò)高，對(duì)于以生產(chǎn)制造為主的3C電子行業(yè)而言，除了幾大巨頭企業(yè)能夠用得起，其他小廠大都望而生畏。
不過(guò)目前，小6軸機(jī)器人的價(jià)格已經(jīng)在不斷下跌，連國(guó)外企業(yè)也在不斷調(diào)價(jià)，大有在3C電子行業(yè)一搏天下的決心。
目前，6軸機(jī)器人在3C電子行業(yè)應(yīng)用較有說(shuō)服力的就是雷柏科技。雷柏既是較早一批購(gòu)買并使用6軸機(jī)器人的應(yīng)用企業(yè)，而且將這種系統(tǒng)集成的能力轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，目前已經(jīng)對(duì)外承接了更多的3C集成方案項(xiàng)目。
不過(guò)，雷柏的6軸機(jī)器人只是應(yīng)用在鼠標(biāo)和鍵盤領(lǐng)域，更為精細(xì)和難度更高的電子消費(fèi)品應(yīng)用6軸裝配生產(chǎn)仍然還在探索時(shí)期。
未來(lái)3C的潮流：雙臂機(jī)器人正在進(jìn)行
相對(duì)于多軸的單臂機(jī)器人，雙臂機(jī)器人目前尚處于大企業(yè)競(jìng)相比拼的階段。雙臂機(jī)器人的出現(xiàn)，不僅僅是兩個(gè)單臂機(jī)器人的簡(jiǎn)單組合，而是通過(guò)雙臂的協(xié)調(diào)性控制實(shí)現(xiàn)來(lái)完成對(duì)應(yīng)的工作。在未來(lái)的工業(yè)生產(chǎn)中雙臂機(jī)器人將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。尤其是在3C電子領(lǐng)域，雙臂機(jī)器人優(yōu)勢(shì)將更加明顯。
雙臂機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)
由于電子器件的精巧度、更新周期快以及性能要求等，單臂機(jī)器人有諸多局限性。雙臂機(jī)器人就如同人類的的雙手，僅需要一個(gè)控制器，即可使雙臂動(dòng)作達(dá)到同步協(xié)調(diào)、運(yùn)動(dòng)軌跡靈活的目的，因此而擁有高彈性的操作空間，更能夠有效克服產(chǎn)線上多個(gè)單臂機(jī)器人容易產(chǎn)生彼此干涉、碰撞的問(wèn)題。由于雙臂機(jī)器人能夠相輔相成，也可以減少產(chǎn)線上機(jī)器人的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。
雙臂機(jī)器人尤其適用于3C電子行業(yè)的零部件組裝。少量、多樣性、客制化的生產(chǎn)已成為當(dāng)前3C產(chǎn)品生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢(shì)。而雙臂機(jī)器人因獨(dú)立性高，不需要生產(chǎn)線上獨(dú)立的工具與之配合，所以在生產(chǎn)線變動(dòng)的時(shí)候，僅需要更換雙臂機(jī)器人手臂末端的夾具即可，具有極高的靈活性。
雙臂機(jī)器人的發(fā)展
國(guó)外對(duì)雙臂機(jī)器人的研究開(kāi)始于90時(shí)代，最早的研究工作主要是雙臂的運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃，更多的是基于多個(gè)機(jī)器人在同一工作環(huán)境中如何不相互碰撞而展開(kāi)的。在雙臂機(jī)器人的研究方面，美、日等國(guó)的研究人員憑借先進(jìn)的制造技術(shù)和手段以及雄厚的研究經(jīng)費(fèi)的支持，在雙臂機(jī)器人的研究領(lǐng)域做出了很多技術(shù)性的突破。而國(guó)內(nèi)雙臂機(jī)器人的研究相對(duì)開(kāi)始較晚，主要涉及運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、動(dòng)力學(xué)以及協(xié)調(diào)控制等方面。
雙臂機(jī)器人后續(xù)將在工業(yè)自動(dòng)化中扮演重要角色，而目前涉足雙臂機(jī)器人的廠家主要有有ABB、德國(guó)庫(kù)卡(KUKA)、安川電機(jī)(YASKAWA)、川田工業(yè)以及日商不二越等。去年9月，ABB發(fā)布了世界首臺(tái)真正實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作的雙臂機(jī)器人YuMi。此款雙臂機(jī)器人具有人性化視覺(jué)與觸覺(jué)功能的設(shè)計(jì)，能夠完美的實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作工作。Yumi的雙臂靈巧，并以軟性材質(zhì)包裹，同時(shí)配備創(chuàng)新的力傳感技術(shù)，從而保障了人類同事的安全。而YuMi具有高靈敏度，雙臂極其靈活，可適用于各種精密度高的工作。除了能夠與人很好的配合工作外，還能同時(shí)與機(jī)器之間進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。
據(jù)悉，目前雙臂機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始在3C電子行業(yè)運(yùn)用，盡管目前售價(jià)在幾十萬(wàn)元一臺(tái)，但是他的工作量相當(dāng)于兩臺(tái)單臂機(jī)器人，而且靈活性、配合度更高，更適合于部分柔性工序，也將3C電子行業(yè)的人機(jī)配合詮釋的更好。
3C電子行業(yè)機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用
文/創(chuàng)科視覺(jué) 余茂松
在3C電子行業(yè)，機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，無(wú)論是零部件的檢測(cè)還是整機(jī)產(chǎn)品的檢測(cè)，機(jī)器視覺(jué)都起到了重要作用。
所謂機(jī)器視覺(jué)就是用機(jī)器代替人眼來(lái)做尺寸測(cè)量、字符或條碼的讀取、顏色判斷、位置信息讀取等。根據(jù)項(xiàng)目的需求，一般一套機(jī)器視覺(jué)的形成有適當(dāng)?shù)墓庠础㈢R頭、相機(jī)、軟件等，最終還需要 視覺(jué)系統(tǒng)與客戶生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的集成。
對(duì)于3C電子行業(yè)而言，以下趨勢(shì)將加大對(duì)機(jī)器視覺(jué)的需求，如上游行業(yè)，手機(jī)芯片的BGA封裝管腳越來(lái)越密、手機(jī)電路板上的焊接點(diǎn)數(shù)量巨大，據(jù)稱單個(gè)手機(jī)雙面板焊點(diǎn)約5000個(gè)、生產(chǎn)設(shè)備需要結(jié)合檢測(cè)設(shè)備提高產(chǎn)品良率 、手機(jī)設(shè)計(jì)緊湊度越來(lái)越高，對(duì)各部件，包括沖壓件的結(jié)構(gòu)尺寸精度要求也在提高、金屬外殼的采用，手機(jī)屏幕越來(lái)越大，生產(chǎn)或裝配時(shí)的劃痕、消費(fèi)者對(duì)高端手機(jī)的外觀完美性要求等，因此，視覺(jué)技術(shù)在上述各個(gè)環(huán)節(jié)都得到了應(yīng)用。
據(jù)報(bào)道，2015年被嚴(yán)格定義為視覺(jué)部件的機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模為20億， 廣義市場(chǎng)的規(guī)模為200億，包括視覺(jué)相關(guān)的系統(tǒng)產(chǎn)品。全球機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)主要分布于北美、歐洲以及日本地區(qū)。其中北美占比達(dá)到了61%.歐洲占比為14%,日本為9%。
因?yàn)榻陙?lái)國(guó)內(nèi)機(jī)器視覺(jué)市場(chǎng)的高速發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為該領(lǐng)域世界第四大市場(chǎng)。目前中國(guó)的國(guó)際機(jī)器視覺(jué)品牌已超100多家，中國(guó)自己的機(jī)器視覺(jué)企業(yè)也超過(guò)115家，機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)品代理商超過(guò)200家，專業(yè)的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)集成商超過(guò)50家，涵蓋從光源、工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、圖像采集卡以及智能相機(jī)等所有機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品。
隨著企業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高和對(duì)質(zhì)量更加嚴(yán)格的要求，這帶來(lái)了對(duì)機(jī)器視覺(jué)自動(dòng)化設(shè)備的大量需求。
機(jī)器視覺(jué)行業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)分析
3C行業(yè)系統(tǒng)集成四部曲
文/橙子自動(dòng)化 邵勇鋒
行業(yè)背景
中國(guó)成為工業(yè)機(jī)器人最大的市場(chǎng)，巨大的市場(chǎng)蛋糕，瞬間吸引了眾多的企業(yè)、人才、資金紛紛進(jìn)入，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)成為了目前國(guó)內(nèi)最熱門的產(chǎn)業(yè)之一，企業(yè)、政府都投入了極大的熱情，試圖尋求更大的突破。而除了之前的汽車、冶金、橡膠等應(yīng)用行業(yè)外，3C行業(yè)(即：電腦Computer、通訊Communication和消費(fèi)性電子Consumer Electronic)則成為了目前眾多企業(yè)最重要的掘金點(diǎn)。為什么大家會(huì)不約而同的把目光投向3C行業(yè)呢？
1、傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)相關(guān)成熟增量有限
以汽車行業(yè)為例，目前，國(guó)內(nèi)60%的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在了汽車制造業(yè)，當(dāng)然他們多采用國(guó)外品牌工業(yè)機(jī)器人。由于汽車行業(yè)自動(dòng)化起點(diǎn)較高，同時(shí)又采用了直接引進(jìn)國(guó)外成熟設(shè)備和系統(tǒng)集成商（我把這種模式叫做CTC(COPY TO CHINA)），這些企業(yè)在傳統(tǒng)行業(yè)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)很成熟，所以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化推廣的工作迅速將整個(gè)行業(yè)自動(dòng)化水平推向了一個(gè)高度。隨著汽車行業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越成熟及汽車生產(chǎn)線保有量的飽和，市場(chǎng)增量必定會(huì)逐漸降低，尋求向想其他新興行業(yè)滲透已經(jīng)成為了一種趨勢(shì)。
2、3C產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速
3C市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)是各大企業(yè)看中3C行業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的關(guān)鍵。中國(guó)集中了全球70%的3C產(chǎn)品產(chǎn)能，而目前此領(lǐng)域的自動(dòng)化程度仍較低，目前國(guó)內(nèi)3C行業(yè)機(jī)器人密度僅為11臺(tái)/萬(wàn)員工，而日韓國(guó)家的機(jī)器人密度早已超過(guò)1200臺(tái)/萬(wàn)員工。據(jù)了解，未來(lái)三年，全球3C市場(chǎng)將保持15%左右增速，到2017年3C市場(chǎng)機(jī)器人將達(dá)到上萬(wàn)億級(jí)別市場(chǎng)規(guī)模。中國(guó)作為制造業(yè)大國(guó)，3C行業(yè)是最重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，其中東莞、深圳等更是3C行業(yè)的集中地，產(chǎn)業(yè)鏈齊全，無(wú)疑成為了機(jī)器人應(yīng)用項(xiàng)目的重點(diǎn)市場(chǎng)。
3、技術(shù)壁壘使得3C市場(chǎng)還處于競(jìng)爭(zhēng)藍(lán)海區(qū)
在傳統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng)，機(jī)器人技術(shù)及種類已經(jīng)相當(dāng)齊全，想要有所突破很難，只有在新的應(yīng)用領(lǐng)域，我們才能與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)處于同一起跑線，3C行業(yè)作為目前發(fā)展最迅速，而且機(jī)器人應(yīng)用相對(duì)不那么成熟的應(yīng)用市場(chǎng)，很高的技術(shù)壁壘勢(shì)必會(huì)成為企業(yè)尋求差異化道路上的一片藍(lán)海，成為機(jī)器人企業(yè)眼中的寵兒。
行業(yè)特點(diǎn)
1、小批量，多品種，柔性化程度高，投資回報(bào)周期短。
3C產(chǎn)品擁有生命周期短、持續(xù)降低成本及彈性的全球運(yùn)籌等特性，是目前發(fā)展最迅速，變動(dòng)也最頻繁的一種產(chǎn)業(yè)。由于中國(guó)3C產(chǎn)業(yè)鏈比較齊全，加工工業(yè)發(fā)達(dá)，且普遍面臨人力成本上升的難題，機(jī)器人應(yīng)用還未普及，市場(chǎng)增量潛力巨大，因此成為了企業(yè)競(jìng)相角逐的戰(zhàn)爭(zhēng)之一。而為了加快3C行業(yè)智能制造的步伐，政府也出臺(tái)相關(guān)政策扶持，極大提高了企業(yè)的積極性和自信心。3C行業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的巨大市場(chǎng)增量，是它受熱捧的關(guān)鍵。但是3C行業(yè)客戶規(guī)模較小，產(chǎn)品變化快，精細(xì)化程度更高，標(biāo)準(zhǔn)欠缺，都阻礙著機(jī)器人在3C行業(yè)中的應(yīng)用。
2、人機(jī)協(xié)作安全要求需求明顯
人機(jī)協(xié)作將是3C行業(yè)普遍存在的現(xiàn)象，由于技術(shù)的迭代及產(chǎn)品的更新，成本的優(yōu)化都將需要時(shí)間的沉淀，在當(dāng)前機(jī)器人技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工序?qū)⒗^續(xù)采用人工作業(yè)的方式與機(jī)器人工站一起完成整個(gè)3C產(chǎn)品生產(chǎn)制造和測(cè)試的工作，所以人機(jī)協(xié)作帶來(lái)的對(duì)機(jī)器人本身的安全要求越來(lái)越高。
3、機(jī)器視覺(jué)的應(yīng)用隨處可見(jiàn)
由于3C產(chǎn)品精細(xì)化，柔性化的作業(yè)要求，對(duì)機(jī)器視覺(jué)的需求及依賴將越來(lái)越明顯，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的應(yīng)用和積累將極大影響3C行業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的進(jìn)程。
3C行業(yè)系統(tǒng)集成四部曲
試錯(cuò)，迭代，標(biāo)準(zhǔn)化，復(fù)制
試錯(cuò)
由于3C處在一個(gè)機(jī)器人應(yīng)用還未普及，市場(chǎng)增量潛力巨大新興市場(chǎng)，沒(méi)有非常成熟的模式和應(yīng)用解決方案可以參考和借鑒，需要我們投入研發(fā)去探索出成熟的應(yīng)用解決方案，我把他稱之為CIC(CREATED IN CHINA)模式，有別于汽車行業(yè)的CTC(COPY TO CHINA)模式，3C行業(yè)的CIC模式需要企業(yè)投入更多的時(shí)間和研發(fā)去試錯(cuò)，通過(guò)不斷的嘗試找到一個(gè)將自動(dòng)化技術(shù)和3C行業(yè)的工藝know-how有效結(jié)合的解決方案。
迭代
將試錯(cuò)積累的寶貴經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)不斷和供應(yīng)商及客戶現(xiàn)場(chǎng)使用反饋的結(jié)合快速迭代，形成產(chǎn)品化，將整個(gè)生產(chǎn)工序和技術(shù)結(jié)合起來(lái)，完成整廠自動(dòng)化技術(shù)的迭代將有助于系統(tǒng)集成的能力形成，團(tuán)隊(duì)的快速磨合，項(xiàng)目管理能力的快速提升及供應(yīng)商體系的持續(xù)優(yōu)化。
標(biāo)準(zhǔn)化
如何將試錯(cuò)迭代的行業(yè)解決方案，通過(guò)結(jié)合了行業(yè)工藝know-how的產(chǎn)品做到標(biāo)準(zhǔn)化將是打破系統(tǒng)集成商有利潤(rùn)沒(méi)規(guī)模的決定性因素，當(dāng)前系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)化只占整個(gè)項(xiàng)目的30%－40%，這個(gè)數(shù)字應(yīng)該被提到80%。這個(gè)過(guò)程需要客戶IE、研發(fā)團(tuán)隊(duì)、供應(yīng)商共同參與努力，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化工作或者開(kāi)發(fā)集成行業(yè)工藝know-how的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，建立出具有行業(yè)推廣價(jià)值的整體解決方案。
復(fù)制
將形成的具有行業(yè)推廣價(jià)值的整體解決方案在行業(yè)里做深耕應(yīng)用，通過(guò)快速?gòu)?fù)制的方式將系統(tǒng)集成規(guī)模做大，建立起行業(yè)的話語(yǔ)權(quán)。企業(yè)需要盈利首先得有行業(yè)話語(yǔ)權(quán)，有制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的能力，系統(tǒng)集成商的價(jià)值在于快速創(chuàng)造價(jià)值，企業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新需要更多的行業(yè)深耕經(jīng)驗(yàn)，所以快速?gòu)?fù)制的能力是一個(gè)企業(yè)保持專注的核心動(dòng)力。
以上四點(diǎn)將決定未來(lái)幾年3C行業(yè)系統(tǒng)集成商的格局，如何更好的將機(jī)器人應(yīng)用到3C行業(yè)中，考驗(yàn)著各個(gè)系統(tǒng)集成商的智慧與創(chuàng)新能力！
