許多尖端技術都與機器人學領域相關聯，如機器學習和人工智能、人工智能、人機協同或自主移動系統。智能機器人是制造業數字化的重要組成部分，全球制造業面臨巨大挑戰。

然而，隨著消費趨勢的迅速變化，資源的短缺，技術工人的短缺，社會的老齡化以及對本地產品的需求，基于柔性工業機器人的自動化為這些挑戰提供了解決方案。因此2019年我們不僅看到投入運行的機器人數量顯著增加，而且看到越來越多的機器人應用在新的應用領域。

世界機器人格局和趨勢如何？

IFR數據預計，在經濟不確定性的推動下2019年將持平，機器人銷量約為42.1萬臺，具體數據將于2020年9月公布。

在其2019年9月公布的顯示，2018年全球機器人安裝量增長6%，達到422271臺，價值165億美元（不含軟件和外圍設備）。機器人的操作庫存計算為2439543個單位（+15%）。

從行業上來看，因為機器人客戶行業變化，汽車和電氣/電子行業在主要目的地中國和北美一直是貿易沖突的主角，向全球經濟擴散不確定性。然而，汽車工業仍然是最大的客戶行業，占總安裝量的30%，領先于電氣/電子（25%）、金屬和機械（10%）、塑料和化工產品（5%）和食品飲料（3%）。

從歷史數據發展趨勢來看，自2010年以來，由于全球這一增長趨勢的持續，對工業機器人的需求大幅上升使得工業機器人的自動化和持續技術創新。2013年起到2018年，年安裝量平均每年增長19%（復合年增長率）。介于2005年和2008年，機器人的年平均銷量約為11.5萬臺，在全球經濟和金融危機導致機器人裝置下降到2009年6萬套，大量投資被推遲。2010年，投資騰出空間，將機器人安裝量提高到12萬臺。2015年以前，每年安裝量增加了一倍多，達到近25.4萬臺。2016年每年超過30萬臺，2017年，安裝量激增至近40萬臺。2018年共安裝283080臺，僅比上年增長1%，但仍為連續第六年的新高峰。

各國的情況都不算樂觀。歐洲和美國在亞洲停滯不前的情況下強勁增長，但亞洲盡管2018年增長大幅放緩，仍然是世界上最大的工業機器人市場。2018年新部署的機器人三分之二（67%）安裝在亞洲。從2013年到2018年，機器人年安裝量平均每年增長23%。2018年，亞洲三大市場的情況有所不同：中國（154032臺；-1%）和韓國（37807臺；-5%）的裝機數量下降，而日本（55240臺；+21%）的裝機數量大幅增長。

第二大市場歐洲的機器人安裝量增長了14%，達到75560臺，連續第六年創下新高。2013-2018年年均增長率為12%。美國的增長率甚至更高：2018年安裝了約55212臺機器人。這一數字比去年增長了20%，與亞洲和歐洲一樣，這是連續第六年出現的新高峰。2013年以來的平均年增長率為13%。74%的全球機器人裝置分布在五個國家2包括澳大利亞和新西蘭14，世界機器人2020工業機器人有五個主要的工業機器人市場：中國、日本、美國、大韓民國和德國。這些國家占全球機器人裝置的74%。

自2013年以來，中國一直是世界上最大的工業機器人市場，在2017年和2018年占總安裝量的36%。2018年安裝154032臺。這比2017年（156176臺）減少了1%，但仍超過歐洲和美洲安裝的機器人總數（130772臺）。有關詳細信息，請參閱第3.3.1章。2018年，日本的機器人安裝量增加了21%，達到55240臺（新的峰值）。對于一個工業生產自動化水平已經很高的國家來說，2013年以來17%的年均增長率是非常顯著的。連續第八年，美國的機器人安裝達到了一個新的峰值水平（40373臺；+22%）。2010年以來，全國各制造業生產過程自動化已是大勢所趨。

年度安裝方面，美國在2018年從大韓民國獲得了第三名，在美國，最強勁的增長來自其他行業。例如，機器人在美國食品和飲料行業的銷售額在2018年增長了72％，售出了2754臺新機器人，但仍然僅占美國汽車行業銷售額的18％。在大韓民國，自2016年達到41373臺的峰值水平以來，每年的機器人安裝量一直在下降，2018年，共安裝37807臺機組（-5%），這個國家的安裝數字很大程度上取決于電子工業，而電子工業在2018年經歷了艱難的一年。不過，自2013年以來，安裝量平均每年增長12%。有德國是世界第五大機器人市場。2018年，機器人安裝數量激增26%，達到26723臺的新高峰，這個國家的安裝數字主要是由汽車工業驅動的。

在西歐，德國和意大利推動了19％的增長。意大利是歐洲第二大工業機器人市場，2018年銷售額增長27％。東歐的增長有所下降，除了俄羅斯聯邦和波蘭，這兩個國家的銷售額均比2017年增長了40％以上。

庫卡的車間

而在德國，機器人行業的代表企業庫卡在Industrie 4.0的元素支持下：其零件加工過程可洞悉面向未來的生產過程，其過程讓人震驚。

乍看之下，位于德國奧格斯堡的kuka工廠的10號生產車間看起來就像德國或國際機器制造商的任何其他生產環境：空氣中散發出些微的油味，各個制造商的機床都在努力加工金屬零件-勤奮的員工在主持節目。其中一名員工是Rainer Eder-Spendier，10號廳自動化和機器人技術主管。“我對這個廳充滿熱情，”這位51歲的老人說。“生產中高度和明智的自動化程度使我們與眾不同。我們在這里采用智能自動化和數字化技術。”

乍看之下您不會注意到：大廳中的所有機器都連接到云，并具有各種Industrie 4.0功能。Rainer Eder-Spendier手持平板電腦，站在包圍機床的Burkhardt + Weber安全柵欄前面，他解釋道：“例如，我們對整個大廳進行了數字化概覽。這類似于智能手機的地圖應用程序。它使我能夠監視所有機器并檢索它們的數據。”

他用食指快速敲擊，檢查兩個Heller加工中心的狀態，這些中心由KUKA機器人定期進行裝卸。類似于智能手表或健身追蹤器，機器人和機器收集各種各樣的數據并將這些數據傳輸到云中。然后，數據以各種可視化形式顯示在平板電腦的用戶界面上。“但這還不是全部，”這位慕尼黑人說，他已經在KUKA工作了25年以上。

他介紹道：“如果出現錯誤消息，我們可以使用由我們的服務技術人員多年編譯而成的Wiki類型的服務。該數據庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG。” 該數據庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG。” 該數據庫包含將近500萬個解決方案提案。我們還可以使用內置技術來回溯回顧每個過程步驟，其工作方式與飛機上的黑匣子類似。而且，我們可以讓軟件將生產過程中的任何不正常情況通知我們-這類似于ECG。”

溝通是智能生產的基礎

10號館共有7個單元和11個機器人。這些機器人的型號不同，均由KUKA制造。他們使用的機器是各種制造商的商用機床。機器人加工諸如底架，旋轉柱，臂和連桿臂之類的組件。組件在機器人組裝車間的隔壁組裝。“在這個大廳中，機器人負責制造機器人所需的各種組件，” Rainer Eder-Spendier總結說。然后他繼續強調：“不僅要徹底測試新的技術可能性，而且要以一種真正明智的方式進行部署，這很重要。機器具有可容納所謂握手功能的接口也很重要。”

握手是指機器人與機床之間的通信。如果系統的各個組成部分相互協調，這是必不可少的。在單元中，機器人可以充當主機或從機。作為主人，機器人會指定程序并通知機器，例如，已經裝載了工件并且現在可以關閉門。如果將機械手部署為從機，則它會響應來自外部控制器的命令。

縮短生產時間，提高效率

機床通常由工人手動裝載。工人經常站著等待機器完成工件的加工。一旦完成了加工程序，工人就將工件移出并將其放到托盤上，然后再將新工件裝載到機床中。該過程不僅單調，而且效率相對較低。正如我們從10號展館看到的那樣，可以使用自動化來優化流程。“在我們的大廳里，機器人承擔著裝卸機器的任務，” Rainer Eder-Spendier解釋說。因此，很少有人參與生產過程。實際上，即使在周末和夜班期間，也可以在一定時間內無人參與的情況下運行生產過程。” 為了做到這一點，這些單元配備有進料裝置，例如轉盤和進料傳送帶。工人手動將這些零件裝入要加工的零件。因此，根據準備好的工件數量和機器要執行的任務，機器人可以使用長達8個小時的庫存。

機器人還執行次要任務，從而提高了生產率。Rainer Eder-Spendier舉例說：“在我們的某些單元中，機器人將螺旋油的螺紋切成預先鉆孔的孔，而機床則在加工下一個工件。” 在大多數單元中，工件去毛刺是機器人執行的另一項任務。以此方式，有效地利用了等待時間，并且由于減輕了機器的加工任務，例如鉆孔和銑削操作落入+/- 0.2 mm的公差范圍內，因此縮短了單個零件的生產時間。因此，可以在機床上更好地利用寶貴的加工時間，并且可以生產更多的零件。

機器人+機床

實際上，第10號展館中的一個機器人單元可能看起來像這樣：制造商Grob生產的三臺機床可使用30多個系統托盤，因此可以快速靈活地響應各種要求。工人將要加工的工件夾緊在轉換站的夾緊裝置中。接下來，將組件與托盤和固定裝置一起裝入單元。KR 600 R2830 FORTEC機器人執行各個步驟的鏈條，并將材料從機床運送到返修單元，在返修單元中完成金屬零件的加工，例如去毛刺，鉆孔或配備螺旋油。機器人通過線性單元接近三臺機器，然后將完成的零件帶回到相關的操作員位置。工人松開夾緊裝置，

在另一個具有制造商海勒（Heller）制造的兩個加工中心的單元中，過程類似。借助氣動夾具，KR 500 L480-3 MT FORTEC機器人拾起已放置在轉盤上的工件并將其裝入兩臺機器之一。為了使其能夠交替加載兩臺機器，將機器人安裝在線性單元上。四個進料站可提供足夠的原料。一旦機器中的加工過程完成，機器人就會在轉換站對零件進行去毛刺。最后，機器人將零件放到轉盤上。

Burkhardt + Weber公司的機床也由KR 500 FORTEC機器人進行裝卸。加工連桿臂和旋轉柱的機床配備了一個雙托盤更換器：一個托盤容納連桿臂的夾具，另一個托盤容納旋轉柱的夾具。當機器人將工件裝載到一個托盤上時，機器將對夾緊在另一托盤上的工件進行操作。

自動化和聯網的優勢

Rainer Eder-Spendier說：“自動化使工人的工作變得非常容易，因為在大多數情況下，工人不再需要手動將重的工件裝載到機床上。” 僅要求工人提供材料。但是，這需要更少的時間和精力，這意味著該系統可以實現更高的生產率。另一個優點：不需要擁有專門針對機器人的專業知識來執行去毛刺任務。

單元切換到該模式后，便可以使用KUKA.CNC軟件（如常規機床）以G代碼操作它們。記錄的數據，甚至是與KUKA以外的公司制造的組件相關的數據，都可以在云中使用。這樣，就可以始終具有對當前生產過程的完全可見性和完全控制權，實現更高的透明度并始終優化任務計劃。

雖然德國的工業制造在新世紀以來一度不景氣，但從庫卡工廠，卻看到德國本身的自動化技術仍然走在世界前列。