机器人与中国智能制造的未来

来源:光明日报  2015-11-23 14:05:42  责任编辑:孙明霞

    经过多年努力,我国已掌握了工业机器人的设计技术,积累了应用经验。国内很多单位在机器人技术研究中,已经取得了投入实际应用的成果。例如,中国科学院沈阳自动化研究所是最早从事机器人技术研究的单位之一,被誉为中国机器人事业的摇篮,目前是“机器人技术国家工程研究中心”“机器人学国家重点实验室”等依托单位。这里研制的工业机器人和AGV自动导引车,拉开了中国机器人产业化的序幕,而求援与反恐移动机器人、旋翼飞行机器人、五自由度高压水切割机器人、激光加工机器人,以及面向深海、极地等极端环境科学探索和资源开发需求研制出的长航程自治水下机器人、从水下观测北极冰盖的北极科考机器人、南极极地科考机器人和6000米无人无缆潜器“潜龙一号”等多项成果,也在实际应用中发挥了不可替代的作用,创造了我国机器人事业的多项第一。另外,哈尔滨工业大学的机器人技术不仅在各地被采用,而且在航天领域取得突出应用成果;北京航空航天大学的脑外科辅助机器人也被成功用于医疗实践;中广核公司研制的多项核电站机器人也在核电建设中被成功应用。

    我国机器人的先驱企业已基本走上自主良性发展的道路。以沈阳新松机器人自动化股份有限公司为例,自2009年成功实现创业板首批上市,目前公司市值达500亿元人民币,已成为国内机器人自动化领域的龙头企业。与此同时,我国的工业机器人产品也填补多项国内空白,洁净(真空)机器人多次打破国外技术垄断与封锁,大量替代进口。移动机器人产品被众多国际知名企业列为重点采购目标,特种机器人在国防重点领域得到批量应用。广州数控设备有限公司除生产机器人产品外,还是成套机床数控系统的供应商。广州启帆、南京埃斯顿、安徽埃夫特和上海新时达等公司也各具特色,逐渐摸索出了适合自身的良性发展模式,在我国机器人产业中扮演了重要的角色。值得一提的是,深圳市大疆创新科技有限公司是全球领先的无人飞行器控制系统及无人机解决方案的研发和生产商,客户遍布全球100多个国家,取得了耀眼的业绩。

    整体上看,我们的工业机器人生产企业规模还偏小,市场占有率还比较低,一些关键元部件的品质与国际先进产品相比还有较大差距,技术创新能力还在发展中。服务机器人的规模产业还很少。

    习近平总书记指出:“我国将成为机器人的最大市场,但我们的技术和制造能力能不能应对这场竞争?我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多地占领市场。”为此,我们必须增强弱项,壮大我们的企业。同时,为了未来的竞争力,必须关注机器人的发展趋势,开展研究,做好技术储备。

    目前来看,制造行业产品的生命周期越来越短,用户的个性化要求越来越强烈。这就需要灵活的制造系统,要求生产线变更所需的时间大幅度缩短。对于采用无线通信,包括传送带或AGV车、机器人等加工机器组成的生产系统,未来应能在几天之内完成重组,而不是现在的几周甚至几个月。各个部件连接上之后,应该实现“即连即用”,而不必经过漫长的调试。面对这样的要求,机器人必须提高运动能力和快速编程能力。现在的工业机器人由于绝对定位精度低,快速高精度标定是一个难题。下一步,采用信息技术实现快速高精度的三点定位将成为关键技术。

    人类发明了机器代替人劳动,并不是要把自己排除在外。未来,机器人将可与人共处。目前,在飞机和造船等许多制造业中,部件都是由高度自动化的精密设备加工,但是飞机装配、船舶焊接等工作还主要靠人工,缺乏灵活的设备协助。劳动密集型制造业中的许多手工工作,现在的机器人还没法胜任。由于机器人的在线感知能力远低于人,无法接收抽象命令,无法与人高效交流,再加上缺乏适当的安全机制,使得机器人仍然是游离于人之外的机械物体。未来的人机合作会是解决这类问题的最佳方案,能与人合作的机器人是理想的作业装备,机器人要想很好地服务于人,必须与人融为一体。而与人共融的程度,将是机器人发展的一个重要坐标。

    相关领域的技术进步将不断推动机器人技术的发展。例如,人工智能和互联网技术发展,将为机器人提供强大的“后脑”,提高其智能水平。随着材料科学的发展,用人造肌肉等组成机器人,制成所谓“软体机器人”,将带来机器人领域的革命。与脑科学结合,可以使机器人的一些行为直接受控于人。与生命科学的结合,将产生类生命机器人。

    我们有理由相信:机器人面临着灿烂的明天。

    (作者系中国工程院院士、中国科学院沈阳自动化研究所研究员)

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