随着工业4.0时代的来临，世界各国制造业企业对机器人的需求越来越大，要求也越来越高。日本是机器人传统强国，是全球最大的机器人生产国之一，拥有全球领先的机器人开发技术，世界四大机器人生产企业日本占有两席。
日本经济崛起期间，发那科、川崎重工、索尼和安川电气等公司在机器人开发方面走在了前列。将自动化和机器人技术融入工业生产，也一直是日本战后经济成功不可或缺的一部分。
1995年，全世界大约使用了70万台工业机器人，其中50万台在日本。二十年后的，日本出口了价值约16亿美元（约合107亿元人民币）的工业机器人，超过了紧随其后的五大出口国(德国、法国、意大利、美国和韩国)的总和。
来自日本机器人工业协会的最新数据显示，日本工业机器人全年订单额首次突破1万亿日元（约合603亿元人民币）大关。该协会会长、川崎重工业董事桥本康彦预计，日本工业机器人订单额将比上年增长4%，达到1.05万亿日元（约合633.5亿元人民币）。虽然世界经济波动引发行业担忧，但面向自动化的投资将继续保持强劲，订单额将连续2年创出历史新高。
而面对新的市场变化，发那科、安川电机、三菱电机等日本知名机器人厂商也纷纷推出新产品和解决方案。人机协作机器人、人工智能机器人、智能工厂集成式解决方案成为各大厂商的研发推广重点，行业新趋势值得我们高度关注。
1.人机协作机器人缩小与自动生产线的差距
人机协作机器人，就是能够和工人一起并肩工作而无需安全隔离的机器人产品。
在这种工况之下，机器人并不取代人，而是作为人的辅助工具，帮助工人完成相对劳累枯燥的工作。引进人机协作机器人有望缩小手动装配生产线与自动生产线之间的差距。
（图为川崎重工的可以与人共线工作的人机协作型机器人。马曹冉摄）
发那科推出的人机协作机器人CR-7iA和CR-35iA主要用于机床上下料、汽车装配、电子产品装配等应用场景。前者的最大负荷为7kg，后者的最大负荷为35kg。与该公司其他机器人的黄色涂装不同，人机协作机器人为绿色涂装。
发那科常务理事，机器人事业部部长助理鸟居信利介绍说，这两款机器人都可以与人共享某个区域进行作业，相互协调进行相对较重零件的搬运和装配。机器人在触碰到人之后会立刻自动停止作业，同时其绿色的柔软罩壳也可以起到缓和作用，保证人员不受伤害。
三菱电机在小型机器人方面产品较多，推出了专门针对食品行业的人机协作机器人。这款机器人可以和人类一起并肩工作，完成便当摆盘、面包装箱等枯燥工作。
（图为三菱电机的食品行业用人机协作机器人。马曹冉摄）
三菱电机机器人事业部机器人研发中心主任荒井高志表示，食品机器人的技术难点在于其机械手的力量控制，力量太大会把食品捏坏，力量太小又抓不起来食品。一般后厨空间狭小，人机共同工作，机器要绝对安全。使用人机协作机器人实现自动化，对从事食品加工的中小企业而言是一个理想的创新方式。
2.人工智能赋予机器人自我学习能力
近年来，机器人厂商在人工智能上的研发投入明显加大，许多公司通过并购人工智能企业来加强自己在这一领域的实力。人工智能赋予了机器人自我学习能力，大幅提升了生产效率，也可以让机械手臂运作的更加平稳、高速、精准。
三菱电机推出了带有smart plus模块的人工智能机器人产品。根据需求不同，这些机器人装备有力量传感器、3D视觉传感器、动作干涉回避传感器、协调减速传感器、触觉传感器等等传感器。通过各种传感器来感知周围工作环境，自主识别物品种类，并将物品摆放或者安装到需要的位置。
荒井高志介绍说，通过搭载人工智能技术，机器人拥有深度学习能力，在不需要人力介入的情况下，机器人就可以根据当前状况自主调整工作模式，大幅提高机器人的工作效率。经过测算，搭载人工智能模块的机器人最多可以缩短65%的工作时间。
（图为三菱电机搭载了AI功能的机器人。马曹冉摄）
发那科推出的多款机器人也装备了人工智能模块。鸟居信利介绍说，机器人的智能化，最近成为非常关键的技术。发那科在压力传感器方面积累了很多经验，这为机器人的人工智能化奠定了坚实基础。抑制震动和精准制动是机器人精准控制的两大难题。人工智能赋予机器人自我学习能力，通过抑制震动的学习控制技术，可以实现平稳高速的运转，动作也比以往更加精准，提高了工作效率。
人工智能还赋予了机器人视觉追踪功能，机器人通过视觉传感器检测出传送带上的工件位置后，机器人追随工件移动进行拾取。通过自我学习，多台机器人还可以通过网络连接分担拾取作业。
（图为发那科公司搭载了人工智能模块的超大型机器人。马曹冉摄）
3.智能工厂成为技术革新关键
日本各大机器人厂商还推出了各自的智能工厂解决方案，已经可以看到工业4.0时代未来工厂、无人工厂的雏形。各大厂商已经不满足于销售单台设备，以智能工厂为载体销售系统化解决方案和成套设备成为未来趋势。
发那科提出了“零停机”工厂解决方案。工厂的每一台机器人通过物联网连接起来，每台机器人的信息和数据都可上传至云端。可以通过移动终端检测机器人机械结构、工作状态、保养状态等信息，提前发现隐患，在设备故障之前就可对其进行维修。
鸟居信利介绍说：“以往都是在发生故障之后调查原因，这种方法可能会造成整条生产线瘫痪，甚至整个工厂停工。现在运用新的技术可以提前发现问题并解决问题，避免了工厂因设备故障而停工。运用物联网技术提升生产线效率和稳定性是未来的大方向。”
安川电机则推出了i3-Mechatronics智能工厂解决方案，将伺服电机、控制器、 变频器、机器人等产品集成起来，为客户提供完整的工厂自动化解决方案。
据安川电机机器人事业部事业企划部部长富田也寸史介绍，借助这一解决方案，智能工厂的生产过程、机械状况、机器人的状态等工厂生产所有的数据都被记录并显示在显示屏上。通过这些数据，可以全面把握生产状况和运转状况。他强调，智能工厂将会成为之后技术革新的关键。
（图为安川电机展示的i3-Mechatronics智能工厂解决方案。马曹冉摄）
三菱电机推出的智能工厂方案名为“e-F@ctory”，该方案强调“人、机器和IT协同”。该智能工厂运用传感器和网络，可以搜集、分析、诊断工厂的所有数据，这些数据又为机器人的生产提供支撑，通过对数据的分析研判，机器人可以自主调整生产节奏。通过充分利用IT技术，对从顾客订货到出厂的各个环节有效管理，智能工厂可以应对数量、品种、交货期等指标的变更，灵活调整生产节奏，实现整体效率最大化。
4.社会现实催生多种服务型机器人
除工业机器人外，日本各大厂商还推出了看护、农业、教育、陪伴、医疗等多种服务型机器人。日本经济产业省、农林水产省等政府部门还与各大厂商密切配合，共同研发护理用机器人和农业机器人等产品。
在服务机器人中，丰田公司推出的第三代人形机器人T-HR3人气颇高，每次亮相相关展会都被里三层外三层的人围住。T-HR3身高1.54米，体重75公斤，跟普通成年人类似，它全身有29个扭矩伺服模块能够在多个轴上移动，从而可以执行复杂的动作。
该型机器人的操纵非常特别，操作员的椅子和手套上有多种运动和力学传感器，这些传感器可以精确感知操作员的动作，并将动作指令传递给机器人，机器人可以做出和操作人员完全一致的动作。操作人员通过VR眼镜来获得机器人的视野，这让远距离操作人形机器人精准完成各种动作成为可能。
丰田公司机器人事业部海老原康弘介绍说，T-HR3可以在家用看护、医疗救援、建筑工地、防灾减灾甚至太空探索等领域发挥作用。该型机器人发展的最终目标是创造一个友好的机器人助手，能为人们在各种环境中提供帮助，特别是在人类难以到达的危险场合发挥作用。
日本面临严重的老龄化、少子化问题，特别是养老行业面临人手不足的窘境。这催生了门类齐全、技术先进的护理服务机器人行业。
护理机器人分类十分细致，帮助老人上下床的机器人就分为穿戴式和非穿戴式两种。穿戴式机器人是机械外骨骼式设计，工作人员穿上它之后可以更加省力的帮助老人上下床。非穿戴式机器人则可以自行动作，不需要人力接入便可帮助老人上下床。步行辅助机器人则分为室内型和室外型两种，两种机器人都可以帮助老人行走，如果出现问题可以自行发出求救信号，呼叫医护人员。此外，还有帮助老人如厕和洗澡用的专用机器人。
除企业大力开发机器人外，大学等研究机构也纷纷倾力研发护理机器人，如早稻田大学、东京理科大学等。早稻田大学人类科学研究院健康福祉研究室可部明克教授介绍说，他所在的研究室已经进行了多个护理机器人研发工作，政府会给研究室一些技术支持和资金补助，并帮助研究室寻找企业合作。他强调，研发前首先要明确为哪一类行动困难的人群研发，要达到什么样的效果，而不是先研发一个机器人然后去验证能够为哪些人群服务。与其他类型机器人强调的性能不同，护理机器人首先要保证机器的绝对安全然后才能投入生产。
为推动产业发展，日本政府在提出了“护理机器人发展五年计划”。经济产业省和厚生劳动省合作确定了研发的重点领域，将住家护理和帮助没有行动能力的老人护理机器人作为研发重点。经济产业省为护理场所使用机器人制定了安全标准，为企业、研究机构和个人的护理机器人开发提供补贴，帮助护理机器人实现批量生产，并开展大规模的护理机器人效果验证。
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