我主要谈一下在制造里面机器人应用的前景。报告主要分三方面介绍:
第一,大家知道我们国家的制造实力和国际上有很大的差距,我们的体量已经很大。怎么样提升我们制造业的核心竞争力,尤其是提高产品的创新能力以及关键技术方面是我们的重点。
中国制造在国际上扮演了很大的作用,针对如何向制造强国的跨越,国家出台了很多的计划。国务院正式发布中国制造2025,这是国家性的战略,使得制造业升级和走向制造强国的必然选择。
前面已经提到,中国的制造业发展很不平衡,有自动化程度高的,也有自动化程度比较低的,目前在我们整个制造业的状况是工业2.0、工业3.0和工业4.0是同步走的阶段,2.0主要强调是规模化高质量的生产,3.0主要是数控,4.0是以智能为代表的。
我们面临的挑战是怎么样在发展不均衡的情况下,寻求突破并逐步超越。我们着重谈一下智能制造,智能制造的概念很大,他涉及到的问题比较多,涉及到智能感知、决策、操作。智能制造有三个因素是比较重要的:一是数控技术;二是机器人技术;三是人工智能技术。
这里面牵涉到怎么样对传感技术、工况进行感知,对工艺知识获取以及对装备的智力运行。智能制造牵涉以下内容,人类的大脑如何对工艺知识进行决策,报告的范围大概有这几部分。
我们重点介绍一下智能制造涉及到的几个关键技术,我觉得要走向智能,首先第一步离不开数字化制造,如果制造没有模型、技术基本上是一句空话。数字化制造不光是一门技术,更是一门科学,所以在产品开发过程中,产品开发、数字控制、产品管理、企业协作都牵涉到数字化技术,这对企业来讲是必备的。
如果一个企业数字化的技术没做好,讲智能、机器人更困难一点,我们讲的智能制造不是买两台机器人回来就是智能制造,对深层次工艺知识的了解,产品质量全方位的了解,提升企业的核心竞争力都是至关重要的。
很重要的是感知,大家知道在制造业里面,感知扮演的角色会越来越重要。我最近到德国看了一下,很多加工的现场有测量设计,各种各样的测量设备需要保证测量精度。包括车间层的感知和系统层,各种传感的技术,对智能制造都是非常大的挑战。智能制造涵盖各方面,包括物流、通讯、智能家居、先进制造。
这里面值得一提的是机器人技术。第一台机器人诞生是随着汽车工业的发展,机器人发展到今天已经到了非常高的阶段。机器人本体的市场,以及机器人集成市场,很长时间内会有很大的发展,拥有机器人的技术以及机器人集成系统的技术,才能迎接未来的挑战。
我们谈谈机器人发展的一些思考。当今机器人在国民经济的各个行业中扮演着非常重要的角色,从制造业的升级到康复、医疗、国防、太空和勘探,机器人都起到了重要作用。从最早简单的搬运,发展到喷涂,未来面向加工,会出现很多能工巧匠的机器人。我们的古人、祖先有很多的伟大工程都是能工巧匠干出来的。
机器人随着人工智能和AR的发展也会完成一些复杂的制造过程。这里所说的并不是简单的操作型机器人,未来一种技能型的机器人可能发展起来,和传感技术、学习技术密切相关的。机器人在人类的发展过程中也有这几个阶段,刚开始的机器人是模拟生命体的机械运用。我们看到的机器人就是一个ARM,还谈不上手的功能,真正把手做好是非常难的。后来慢慢发展到模拟生命体的自主决策功能,再高级阶段是到了怎么样模拟生命群体的智能和自组织行为。可以说机器人的发展经历了这几个阶段,从简单模拟人体的动作、发展到自主决策到模拟群体的智能。
机器人的发展过程中由简单的零件交互发展到与环境、人和机器人间的复杂交互,这也是最近我们正在论证的主要内容。
未来机器人有几个特点是非常重要的:一个是机器人本体的技术,这是一个制高点,能不能达到高速、高精、重载、高可靠、高安全,这是至关重要的,离开这个谈什么智能都是一句空话。要做到重载,动力学和结构设计跟不上也不行,机器人发展到今天,还要把机器人的核心技术和关键点吃透,要不然在国际舞台上,机器人的性能和别人比就有很大的差距。
永恒的主题还是在这几方面,一个是速度快、精度高、抓准力大,可靠性要非常高,还要有安全性。将来的制造业也会有机器人化的机床,机器人把加工过程放在一起。我一直在幻想能不能做成CM系统,随着机器人的发展,我觉得将来有可能做到。
未来机器人最主要的特点,怎么样实现与环境的共融、与人的共融和与机器之间的共融。在这样的作业环境下,机器人与人和自然完成交互,完成复杂的任务。国外做了很多工作,包括步行机器人,能爬山,在各种环境下可以达到平衡。
机器人有机器人的协同,左边看到的是机器人怎么样在空中搬运零件,国外做得非常好。我们有一些进展,但和知名的大学还是有一些差距。最主要的是,将来机器人与人共融,这是非常有历史性的突破,人和机器人怎么样共同完成作业。现在的机器人要做到这点很难,牵涉到很多传感和本体的设计技术,包括怎么样理解人的行为意图。