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標(biāo)題: 對下一代工業(yè)機(jī)器人的思考 [打印本頁]

作者: jonney    時(shí)間: 2015-7-23 13:21
標(biāo)題: 對下一代工業(yè)機(jī)器人的思考
當(dāng)前全球制造業(yè)正處于全新的變革時(shí)期,未來制造方式會(huì)徹底改變,個(gè)性化產(chǎn)品將以高效率、一定批量化的柔性制造方式生產(chǎn),機(jī)器人必將在新的制造模式下發(fā)揮不可替代的作用。+ s2 d- k$ r& z9 Q, f* \

6 }6 x! O0 r, F$ U% @, |9 q目前傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人所能完成的工作范圍有限,無法適應(yīng)未來的制造方式,新一代機(jī)器人更智能、更靈活、更易合作、更具有適應(yīng)能力等特性將為未來工廠帶來巨大變化,甚至改變?nèi)蚋偁幐窬帧?font class="jammer">/ j+ j& v6 B9 E0 {: d
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1、背景與產(chǎn)業(yè)需求: z) b  k' ]4 `. J% k( ]
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加速機(jī)器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展體現(xiàn)了國家意志和戰(zhàn)略
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- l& ?. R3 k8 V; O隨著我國勞動(dòng)力成本快速上漲,人口紅利優(yōu)勢喪失,這種陳舊的制造模式受到了巨大沖擊,采用機(jī)器人代替勞動(dòng)力已成為中國新的比較優(yōu)勢。機(jī)器人已從“備選”成為“必選”,倒逼中國加速產(chǎn)業(yè)發(fā)展,成為實(shí)現(xiàn)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級、提升制造業(yè)競爭力的重要路徑。" d4 Q, U2 k% w* i

$ K, N# i. D2 `) k傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)的局限性制約了機(jī)器人應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的深層發(fā)展9 m* p3 r: ]- ^
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傳統(tǒng)機(jī)器人工作于靜態(tài)、結(jié)構(gòu)化、確定性的無人環(huán)境中,以固定時(shí)序完成重復(fù)性作業(yè),這種機(jī)器人的工作特點(diǎn)在于空間相對隔離、與人非接觸、預(yù)編程或示教再現(xiàn)控制、需要外部安全保障。
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" Y6 |' H5 X) `/ F全球化的細(xì)分市場、產(chǎn)品用戶定制化生產(chǎn)模式的回歸,使小批量、多品種、短周期、個(gè)性化成為新興制造業(yè)的顯著特點(diǎn),也是未來制造業(yè)的主要生產(chǎn)模式。柔性制造、個(gè)性化制造等新興制造模式需要與產(chǎn)業(yè)工人合作作業(yè)的“工友型”、可完成類人的技能作業(yè)機(jī)器人。0 T5 c& P" K1 o

& a& I6 D7 ]6 S" e. D/ ~- w- r/ _! `4 A這些新的巨大需求是傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)不具備的??梢?,傳統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)的局限性制約了機(jī)器人應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)的深層發(fā)展。
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1 G  R5 s# m8 E( M* s6 t下一代智能機(jī)器人為我國快速趕超國外發(fā)達(dá)國家?guī)砹藱C(jī)遇2 [8 h1 I/ q2 [2 ~; V( g
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美國在2013年公布的機(jī)器人路線圖中提出了“Robotic Partner”,歐盟在2014年公布的“地平線2020計(jì)劃”提出了“Co-Worker”,他們均為下一代智能機(jī)器人勾畫出發(fā)展前景。% j- U7 \" S" I1 R+ a; L
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而美國Rethink公司研制的Baxter、德國宇航中心的Justin、KUKA-DLR研制的LWR-IV機(jī)器人、ABB公司的YuMi等則展示出下一代智能機(jī)器人的原型。我國在下一代智能機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)的研究上取得了一些初步成果,但這些研究都是分散的、自發(fā)的,一無頂層設(shè)計(jì),二無強(qiáng)大資金支持,目前尚無科技專項(xiàng)計(jì)劃系統(tǒng)性支持。
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6 R5 [$ ~5 G" _) b  b在這種情況下,下一代智能機(jī)器人的研究難以快速發(fā)展。下一代智能機(jī)器人在國外發(fā)達(dá)國家剛剛開始研發(fā),我國與國外的差距并不大。這無疑給我們帶來了千載難逢的機(jī)遇。如果我們能夠抓住這個(gè)機(jī)遇,從頂層開始規(guī)劃,那么我國在下一代智能機(jī)器人技術(shù)及產(chǎn)業(yè)方面有望快速趕超國外發(fā)達(dá)國家。! F, f+ \; S& B. @
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2、下一代工業(yè)機(jī)器人概念和內(nèi)涵1 p- {. r% L2 e3 }9 J+ Y

2 V7 y  e5 V; h: D0 z* [* {! ~7 d, _下一代工業(yè)機(jī)器人是一種可融入人類生產(chǎn)、生活環(huán)境、與人優(yōu)勢互補(bǔ)、合作互助,進(jìn)而成為具備可變作業(yè)能力的人類助手型機(jī)器人。“與人共融”是下一代工業(yè)機(jī)器人最本質(zhì)的特征。所謂與人共融,是人與機(jī)器人關(guān)系的一種抽象凝練,包括三個(gè)方面的內(nèi)涵:
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& M' k. O- s, h2 v5 k任務(wù)融合——人與機(jī)器人相互配合共同完成一個(gè)指定任務(wù);
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, C5 A1 P& @  z行為融合——人與機(jī)器人在行為上一致、協(xié)調(diào)、互助;
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3 c0 L, D& `. c7 i: o6 x- N* I+ t智能融合——人的智能與機(jī)器人的自主行為能力相融合,提升機(jī)器人智能水平。
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. w5 G  o% {$ o7 d# i. _3、行業(yè)面臨多重挑戰(zhàn)
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( r& M7 u" O: ?& V. @& c! j2 D下一代工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展瓶頸主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)層面。
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技術(shù)層面
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: M+ m4 P: c% J7 ?6 M; |, L盡管機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了近60年,但其一直未能脫離基于預(yù)編程/遙操作的自動(dòng)化機(jī)器范疇。現(xiàn)有的機(jī)器人系統(tǒng)要滿足新興制造業(yè)面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。& L, L# X* ^2 o

% ~' ^' w. l5 D! Q! L第一,感知與決策?,F(xiàn)有機(jī)器人適用于靜態(tài)、結(jié)構(gòu)化、確定性的無人環(huán)境中完成固定時(shí)序、重復(fù)性作業(yè)。新一代工業(yè)機(jī)器人需要在自然(非人工)、不可預(yù)知、復(fù)雜的有人環(huán)境中完成動(dòng)態(tài)可變的作業(yè),對機(jī)器人的傳感、認(rèn)知及規(guī)劃決策能力提出挑戰(zhàn)。- y" B$ U: s, n- L
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第二,靈巧作業(yè)?,F(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人主要針對剛性單一對象,完成簡單的抓取移動(dòng)等操作。新一代工業(yè)機(jī)器人作業(yè)/服務(wù)對象拓展到復(fù)雜組合體、軟性物體甚至生物活體,操作復(fù)雜度更高,技巧性更強(qiáng),動(dòng)態(tài)及不確定性更明顯,對機(jī)器人的材料、驅(qū)動(dòng)、控制及學(xué)習(xí)能力提出挑戰(zhàn)。/ ?5 I( E% T, U5 Q

: W% K. H; d: M' L1 l* F第三,人機(jī)共融?,F(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人在物理空間上基本與人隔離,由專業(yè)技術(shù)人員操作。新一代工業(yè)機(jī)器人將深度融入人類生產(chǎn)及生活。人類與機(jī)器共享空間、物理接觸。安全及良好的交互體驗(yàn)至關(guān)重要,對機(jī)器人與人的雙向信息交流、協(xié)同感知、智能融合及行為合作能力提出挑戰(zhàn)。
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0 F% U# d9 x( G+ _9 m產(chǎn)業(yè)層面
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我國制造業(yè)每萬名產(chǎn)業(yè)工人所擁有的工業(yè)機(jī)器人數(shù)量遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家,不足國際平均水平的一半,距制造業(yè)強(qiáng)國尚有近10倍的增長空間。; G1 g; L, E* u1 w2 x' {
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汽車行業(yè)將不再是工業(yè)機(jī)器人的最大需求行業(yè),而電子制造行業(yè)、食品藥品行業(yè)等多個(gè)行業(yè)將很快成為工業(yè)機(jī)器人需求的領(lǐng)跑者。
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以電子、生活消費(fèi)類產(chǎn)品為代表的、在制造產(chǎn)業(yè)鏈條中的低技術(shù)含量、低產(chǎn)品附加值的制造產(chǎn)業(yè)從業(yè)人數(shù)眾多,但傳統(tǒng)機(jī)器人在該領(lǐng)域所能替代人的比例不足20%。& H* @6 \$ Z$ l1 N! [. v
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下一代工業(yè)機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)上的需求巨大,但面臨著成本高昂等巨大挑戰(zhàn)。一方面,關(guān)鍵核心零部件和大量機(jī)器人專用傳感器依賴進(jìn)口,下一代工業(yè)機(jī)器人與目前工業(yè)機(jī)器人同樣面臨成本居高不下的困境。6 ?* E) S6 E6 M5 L* n
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另一方面,大量勞動(dòng)密集型制造企業(yè)更加關(guān)注投資回報(bào)周期,而下一代工業(yè)機(jī)器人多以雙臂為主、成本更高,這也制約了下一代工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)批量應(yīng)用。
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4、四項(xiàng)建議& q2 R, e1 I+ K3 \: S

: s& F, U8 U, j4 L3 C2 u. S第一,以國家科技計(jì)劃為依托,開展系統(tǒng)謀劃,做好頂層設(shè)計(jì)。
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我國應(yīng)牢牢把握需求牽引,以功能演示與示范應(yīng)用為抓手,針對未來制造業(yè)新的需求,研究機(jī)器人本質(zhì)安全、情境認(rèn)知、任務(wù)合作、行為輔助、智能融合等共性核心技術(shù)和新興交叉技術(shù)帶給機(jī)器人的變革性技術(shù),開展下一代機(jī)器人的核心技術(shù)儲(chǔ)備,引領(lǐng)市場需求需要,探索以人工智能為基礎(chǔ)的新的基礎(chǔ)研究。
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8 {2 _, @  I0 k, A. h! \/ E' C關(guān)鍵技術(shù)的突破要跳出固有思維,更加注重基礎(chǔ)研究和學(xué)科交叉,建立新的觀念。; Q/ y$ ]! p/ Q: u+ p* d

; c" I! W/ `! k& I第二,整合協(xié)同創(chuàng)新資源,完善創(chuàng)新機(jī)制,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人可持續(xù)發(fā)展。
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1 w" `" C$ ^3 `' e3 @通過協(xié)同創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟,我國可進(jìn)一步整合創(chuàng)新資源,盡快制定各類科技資源的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,建立促進(jìn)科技資源共享的政策法規(guī)體系,探索產(chǎn)、學(xué)、研、用各方利益共享與分配機(jī)制,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研用的深度融合。. A) {- ~9 d9 m' ^

$ d3 N2 p6 o& h! y% s4 }6 Y同時(shí),我國要進(jìn)一步完善創(chuàng)新型企業(yè)的評價(jià)體系和政策激勵(lì)體系,鼓勵(lì)創(chuàng)新型企業(yè)加強(qiáng)體制與機(jī)制創(chuàng)新,堅(jiān)持自主創(chuàng)新,掌握核心技術(shù),強(qiáng)化知識產(chǎn)權(quán)保護(hù),開展專利布局研究,實(shí)施品牌戰(zhàn)略,鼓勵(lì)高校、科研院所以多種形式參與創(chuàng)新型企業(yè)的建設(shè)。
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9 s  Z6 S$ @- H' R( f第三,以商業(yè)模式為中心,創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā),帶動(dòng)服務(wù)性產(chǎn)業(yè)。) g% A1 s1 I$ q- Z6 M

6 R$ h1 U& {0 u# d$ {* a8 U實(shí)行創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展,本身就是一個(gè)系統(tǒng)工程,其中商業(yè)模式的創(chuàng)新應(yīng)該值得特別關(guān)注。
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5 y, V: x2 T! @+ L每一個(gè)新市場,往往有一個(gè)新的商業(yè)模式。一種新的商業(yè)模式產(chǎn)生以后,又會(huì)帶來很多新的關(guān)鍵技術(shù)。新的服務(wù)模式和商業(yè)模式帶動(dòng)了新產(chǎn)品的研發(fā),也帶動(dòng)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國應(yīng)在創(chuàng)新銷售、服務(wù)模式上下功夫,提高政府的靈活性。
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/ v4 U) w) d$ V- T/ i第四,以國際合作為手段,加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,促進(jìn)能力的提升。
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1 E; K9 l, ]: z自主創(chuàng)新要在全球資源的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)開放式創(chuàng)新,可通過采購、并購獲取關(guān)鍵技術(shù),也可在基礎(chǔ)研究上開展廣泛的國際合作,特別是在人工智能等方面。# l3 s/ _7 f8 Q5 |

% {9 q7 l% z% S" B5 Z我們應(yīng)鼓勵(lì)外企把研發(fā)中心建到中國,不懼競爭。機(jī)器人的市場很大,我們不能固步自封。我們應(yīng)當(dāng)抱著更開放的市場心態(tài),在全球化競爭中凸顯優(yōu)勢,提升能力。9 d0 n& u2 H2 ?. a5 l# T
作者:趙杰 哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授、863計(jì)劃智能機(jī)器人主題專家組組長8 u& \8 V% h9 o4 M% S

作者: 開心的狼    時(shí)間: 2015-7-23 13:31
工業(yè)4.0和互聯(lián)網(wǎng)+
作者: Industrial    時(shí)間: 2015-7-23 20:56
工業(yè)機(jī)器人嵌入化,底基可移動(dòng),自身有確定網(wǎng)絡(luò)ID,外部多監(jiān)控相機(jī)采集,由強(qiáng)大的云網(wǎng)絡(luò)做模式識別和運(yùn)動(dòng)路徑規(guī)劃計(jì)算,可達(dá)到機(jī)器人與周邊環(huán)境互動(dòng)。
作者: kb2015    時(shí)間: 2015-7-24 09:20
未來得機(jī)器人應(yīng)用將會(huì)涵蓋很多方面,國家還需要很多年的技術(shù)儲(chǔ)備
作者: 落塵1    時(shí)間: 2015-7-26 09:45
趙杰~~~只有畢業(yè)照才可以見到的人
作者: kulataxi    時(shí)間: 2015-7-26 13:12
落塵1 發(fā)表于 2015-7-26 09:45 , F) C1 u' a% Y% A$ e
趙杰~~~只有畢業(yè)照才可以見到的人
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這是咋回事兒??
作者: 梁nn    時(shí)間: 2015-7-28 17:42
技術(shù)革命的深度創(chuàng)新
作者: lby228    時(shí)間: 2015-7-28 21:08
論文寫的不錯(cuò),能忽悠不少資金
作者: 小磊stone    時(shí)間: 2015-7-29 10:54
學(xué)習(xí)
作者: 初涉池中    時(shí)間: 2015-8-3 17:00
確實(shí)是這么個(gè)道理,國家層面應(yīng)該回歸到以前的研究所式研發(fā),從創(chuàng)新上加大資金扶持,定期技術(shù)交流,爭創(chuàng)先進(jìn),這樣才能在段時(shí)間超過其它國家
作者: 侯爵莊園    時(shí)間: 2015-8-3 21:39
這一代的機(jī)器人還存在很大的問題呢
作者: 云制造    時(shí)間: 2015-8-5 16:53
趙杰,HIT機(jī)器人研究所所長
作者: 學(xué)海無涯jxl    時(shí)間: 2015-8-9 00:10
聽過幾次報(bào)告,做人還是得有機(jī)遇啊
作者: 清風(fēng)自來_    時(shí)間: 2015-9-6 15:22
自動(dòng)化
作者: yomen    時(shí)間: 2015-9-11 17:44
未來發(fā)展:機(jī)器人越做越小,多軸運(yùn)動(dòng)
作者: 書童hlj    時(shí)間: 2016-7-19 14:54
哈爾濱工業(yè)大學(xué)的機(jī)器人研究所所長




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