摘 要:1961年美國UNIMATION公司制成第一臺工業機器人,80年代后,水下機器人、空間機器人、服務機器人、微小型機器人得到了巨大發展。根據國際機器人聯合會(IFR)的報告顯示:2010年世界新安裝工業機器人11.5萬套,比2009年增長超過100%;2011年各類服務機器人的數量達到1200萬套。隨著人工成本增加,工業產業升級及未來經濟增長的需要,預計2028年一半以上的工作崗位將被智能機器人替代,當前我國機器人產業也已進入高速發展期。
關鍵詞:機器人;光電一體化;人工智能
前言
2013年,由于工資成本上漲和新興經濟提競爭加劇,曾經的體力勞動“世界工廠”中國成工業機器人最大買家。據總部設在德國的國際機器人聯合會(IFR)發布的最新數據顯示,2013年中國購買了36560臺工業機器人,較2012年增長近60%。2013年日本購買了26015臺機器人,排名第三的美國則購買了23679臺。中國工業機器人需求激增,預計到2022年中國投入運行的工業機器人數量將超過170萬臺。至2012年底,全球家務用機器人將達到610萬臺,娛樂休閑用機器人將達到900萬臺。30年前,個人電腦的出現,將人類帶入了信息時代,人腦得到了極大地解放。今天,隨著先進制造技術的發展、微電子硬件的飛速發展、人工智能的進步,機器人時代即將到來。正如微軟董事長比爾?蓋茨所說:“機器人將對人類的工作、交流、學習及娛樂等產生深遠的的影響,就如同過去30年間個人電腦給我們帶來的一樣”。
1 機器人的定義
“機器人”(Robot)――國際標準化組織(ISO)給出的定義是:“一種可以反復編程和多功能的,用來搬運材料、零件、工具的操作機;或者為了執行不同的任務而具有可改變的和可編程動作的專門系統”。機器人主要分為工業機器人和服務機器人兩類。工業機器人(industrial robot)指:自動控制的、可重復編程、多用途的操作機,可對三個或三個以上軸進行編程。它可以是固定式或移動式。在工業自動化中使用。典型的工業機器人:如自動機械臂。服務機器人(service robot)指:除工業自動化應用外,能為人類或設備完成有用任務的機器人。典型的服務機器人:如家用機器人、醫療機器人(達芬奇系統)
工業機器人是集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。自從1961年美國研制出世界上第一臺工業機器人以來,機器人技術及其產品發展很快,已成為柔性制造系統(FMS)、自動化工廠(FA)、計算機集成制造系統(CIMS)的自動化工具。故機器人是最高意義上的自動化。工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業,或是危險、惡劣環境下的作業,如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上,以及在原子能工業等部門中,完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。過去機器人主要應用在汽車制造行業、焊接、檢測及倉庫堆垛等作業中,未來在食品、醫療、搬運等領域,機器人作為一種標準設備將得到廣泛應用。
2 機器人設備在制藥工業中的應用
制藥工業作為近代崛起的重要工業及關系人類健康的朝陽行業,中國現有3900多家企業。隨著制造工業的發展和裝備技術的進一步提高,制藥機械設備向機電一體化、全自動化發展。傳感器、水力學、機動性和人工智能技術的進步使機器人變得更加靈活、精密和獨立,機器人在制造業的應用范圍也因此擴大了。代替人工的人工智能化高、精、尖設備、無人化車間在制藥工業中得到廣泛應用,如葛蘭素史克、輝瑞等在中國的工廠及天士力、揚子江等制藥廠,大量使用自動化設備代替人工,一個車間只有1-2人控制。
2.1 全自動裝盒機(如圖1)
該機裝盒速度:260盒/分鐘,完全代替人工在輸送線上自動將藥品及說明書裝入包裝盒,對缺藥品、缺說明書的包裝成品自動檢測并剔除,不僅節約人工5-8人/臺,提高生產效率,還能避免人工出錯缺藥品或缺說明書的藥品流入市場。
2.2 粉針生產線自動包裝機(如圖2)
該機是生產粉針、凍干藥品的一種大規模生產用自動裝盒機,自動一次性裝入50支抗生素瓶,自動投入說明書,速度達到:40盒/分鐘,大幅節省人力和提高包裝效率。
3 TIVS-A40型水針、凍干劑智能燈檢機(如圖3)
該機是水針、粉針生產最后自動檢測有無異物及包裝缺陷的智能設備,速度達到:800瓶/分鐘。該機安裝大量伺服器、伺服電機,通過軟件設計,自動旋轉攝像,與設計的標準要求比較,檢測外觀、液位及有無雜質、異物,能完全代替人工檢測,效率大幅提高,避免了人工誤差(人工長時間會產生疲勞),可24小時連續生產,節約人工10人/臺以上。該機已大量使用于各針劑、凍干劑制藥企業。
4 7500型軟袋大輸液自動生產線(如圖4)
該機是軟袋輸液生產從包裝膜自動成形、自動灌裝加閥蓋、自動焊接成成品的一條全自動流水生產線,滿足藥品GMP生產要求,速度達到:7500袋/小時。該機大量采用伺服器、伺服電機及機械手自動轉運,PLC自動控制,自動卷膜成形、自動輸送、自動定位灌裝、自動加閥蓋、自動焊接,是目前光電一體化的大型制藥高精尖自動設備。
還有自動制丸機、提取濃縮生產線、各種大型藥品檢驗設備,無不大量通過自動化軟件、機械手、伺服電機控制、自動轉運、自動控制來完成各種高精度、高質量或危險的生產工藝及檢驗要求。其設計原理、操作過程、精度要求已超過一般的機器人。
另一方面,大型制藥企業在打包、倉儲運輸、倉庫管理等方面已大量利用工業機器人(機器臂)代替人工,來完成繁重的簡單的搬運、包裝工作,如圖5。
5 結束語
綜上所述,隨著制造技術、光電技術、電腦技術的進一步發展,大量先進的自動化設備、工業機器人必將大量應用于制藥工業的生產中??梢灶A見,隨著機器人的大力發展,今后制藥車間將做到真正無人化操作(完全用機器人代替操作,全自動化聯線生產、自動控制),并更能保證藥品質量。機器人必將在制藥工業中得到更廣泛的應用和發展。