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王天然:機器人與中國智能制造的未來
近十年來,有關(guān)機器人的討論不斷出現(xiàn),它被說成是影響人類生產(chǎn)和生活的四大技術(shù)之一,引領(lǐng)第三次工業(yè)革命的技術(shù)之一,12項引領(lǐng)全球經(jīng)濟變革的顛覆性技術(shù)之一,以及2015年世界十大技術(shù)之一。世界上很多國家,包括發(fā)達國家和一些新興經(jīng)濟體國家,紛紛將機器人作為國家計劃進行重點規(guī)劃和部署。
也就是在這一時期,我國的機器人進口數(shù)量快速增長。根據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)的統(tǒng)計報告,中國市場2013年占全球機器人市場的1/5,2014年已上升到1/4,這切實地反映出我國對機器人的需求。中國已成為最大的機器人消費國。
我國經(jīng)濟發(fā)展形勢決定了對機器人的需求。從當(dāng)前看,制造業(yè)中勞動力短缺與工人工資的上升,使得人力成本上升。企業(yè)都在尋求替代辦法,機器人顯然是被優(yōu)先選用的,因為機器人可以提高勞動生產(chǎn)率。制造業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級,對機器人提出了巨大需求。從長遠看,新一輪科技進步,是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的。智能制造是制造技術(shù)的主要發(fā)展方向,而機器人是智能制造的主要技術(shù)支撐,這已成為世界各國的共識。
工業(yè)機器人在我國有巨大的市場空間,服務(wù)機器人也同樣具備巨大的發(fā)展空間。各種各樣為了滿足不同需求的特種機器人、康復(fù)與助老助殘機器人、醫(yī)療輔助機器人等服務(wù)機器人,在我國都有明顯需求。現(xiàn)在,“大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新”的政策將激勵大家制造出各種用途的機器人。
經(jīng)過多年努力,我國已掌握了工業(yè)機器人的設(shè)計技術(shù),積累了應(yīng)用經(jīng)驗。國內(nèi)很多單位在機器人技術(shù)研究中,已經(jīng)取得了投入實際應(yīng)用的成果。
整體上看,我們的工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模還偏小,市場占有率還比較低,一些關(guān)鍵元部件的品質(zhì)與國際先進產(chǎn)品相比還有較大差距,技術(shù)創(chuàng)新能力還在發(fā)展中,服務(wù)機器人的規(guī)模產(chǎn)業(yè)還很少。
習(xí)近平總書記指出:“我國將成為機器人的最大市場,但我們的技術(shù)和制造能力能不能應(yīng)對這場競爭?我們不僅要把我國機器人水平提高上去,而且要盡可能多地占領(lǐng)市場?!睘榇?,我們必須增強弱項,壯大我們的企業(yè)。同時,為了未來的競爭力,必須關(guān)注機器人的發(fā)展趨勢,開展研究,做好技術(shù)儲備。
目前來看,制造行業(yè)產(chǎn)品的生命周期越來越短,用戶的個性化要求越來越強烈。這就需要靈活的制造系統(tǒng),要求生產(chǎn)線變更所需的時間大幅度縮短。對于采用無線通信,包括傳送帶或AGV車(AutomatedGuidedVehicle的英文縮寫,無人搬運車也叫自動牽引小車)、機器人等加工機器組成的生產(chǎn)系統(tǒng),未來應(yīng)能在幾天之內(nèi)完成重組,而不是現(xiàn)在的幾周甚至幾個月。各個部件連接上之后,應(yīng)該實現(xiàn)“即連即用”,而不必經(jīng)過漫長的調(diào)試。面對這樣的要求,機器人必須提高運動能力和快速編程能力?,F(xiàn)在的工業(yè)機器人由于絕對定位精度低,快速高精度標(biāo)定是一個難題。下一步,采用信息技術(shù)實現(xiàn)快速高精度的三點定位將成為關(guān)鍵技術(shù)。
人類發(fā)明了機器代替人勞動,并不是要把自己排除在外。未來,機器人將可與人共處。目前,在飛機和造船等許多制造業(yè)中,部件都是由高度自動化的精密設(shè)備加工,但是飛機裝配、船舶焊接等工作還主要靠人工,缺乏靈活的設(shè)備協(xié)助。勞動密集型制造業(yè)中的許多手工工作,現(xiàn)在的機器人還沒法勝任。由于機器人的在線感知能力遠低于人,無法接收抽象命令,無法與人高效交流,再加上缺乏適當(dāng)?shù)陌踩珯C制,使得機器人仍然是游離于人之外的機械物體。未來的人機合作會是解決這類問題的最佳方案,能與人合作的機器人是理想的作業(yè)裝備,機器人要想很好地服務(wù)于人,必須與人融為一體。而與人共融的程度,將是機器人發(fā)展的一個重要坐標(biāo)。
相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進步將不斷推動機器人技術(shù)的發(fā)展。例如,人工智能和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,將為機器人提供強大的“后腦”,提高其智能水平。隨著材料科學(xué)的發(fā)展,用人造肌肉等組成機器人,制成所謂“軟體機器人”,將帶來機器人領(lǐng)域的革命。與腦科學(xué)結(jié)合,可以使機器人的一些行為直接受控于人。與生命科學(xué)的結(jié)合,將產(chǎn)生類生命機器人。
我們有理由相信:機器人面臨著燦爛的明天。
(作者系中國工程院院士、中國科學(xué)院沈陽自動化研究所研究員)
編輯:邢賀揚
關(guān)鍵詞:王天然 機器人 中國智能制造 工業(yè)機器人