智能制造三架馬車 機(jī)器人的應(yīng)用與未來發(fā)展方向

1月10日，由中國機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用協(xié)會、北京理工大學(xué)智能機(jī)器人與系統(tǒng)高精尖創(chuàng)新中心、中關(guān)村智友天使學(xué)院、機(jī)器人大講堂(立德共創(chuàng)服務(wù)平臺)、中關(guān)村融智特種機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟和中關(guān)村信息谷等單位共同舉辦的2019年中國機(jī)器人行業(yè)年會在北京召開。

會上，中國科學(xué)院院士丁漢教授做了《機(jī)器人與智能制造技術(shù)》主旨報(bào)告，丁漢講到智能制造三個主要抓手是數(shù)字化制造技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)，“三駕馬車”中各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)持續(xù)突破將促進(jìn)整個智能制造走向智能化。

丁漢：我最近幾年主要關(guān)注機(jī)器人與智能制造的結(jié)合。機(jī)器人誕生到現(xiàn)在，目前獲得最大成功的還是在汽車行業(yè)，也就是工業(yè)機(jī)器人。汽車工業(yè)里最主要的典型應(yīng)用是噴漆、焊接、碼垛，未來怎么在機(jī)器人行業(yè)中找到痛點(diǎn)。昨天大家在一起開了閉門會議，得出協(xié)作機(jī)器人應(yīng)該是一個方向，但是未來哪個產(chǎn)品能夠用到協(xié)作機(jī)器人可以大幅提升效率、降低成本，幫助企業(yè)省錢，我覺得這是非常具有挑戰(zhàn)性的。

我們國家制造業(yè)由小變大，后面一段時間是由大變強(qiáng)。核心的問題是如何提升制造業(yè)的核心競爭力。制造業(yè)涵蓋的范圍非常廣，我們國家有制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的調(diào)整。特點(diǎn)是變化非常快，以前是大批量的生產(chǎn)，現(xiàn)在是個性化的生產(chǎn)。以前是比較慢的變化，現(xiàn)在是快速的變化。以前的數(shù)據(jù)量比較小，現(xiàn)在的數(shù)據(jù)量比較大。以前對環(huán)境的要求沒有現(xiàn)在這么苛刻，現(xiàn)在對環(huán)境的要求也非?？量?。

在制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級中機(jī)器人應(yīng)該具有重要的地位，當(dāng)然機(jī)器人的應(yīng)用范圍更加寬廣，既包括工業(yè)機(jī)器人制造轉(zhuǎn)型升級，還包括服務(wù)機(jī)器人對人的生命健康提升的促進(jìn)。不管怎么講，機(jī)器人現(xiàn)在占有的市場份額還是比較曉得，在整個國民經(jīng)濟(jì)、在整個GDP中的份額還在不斷提升，但是每一步的提升都是很難的。不能說今天講了機(jī)器人，明天就能提升。

智能制造三架馬車

制造走向智能化無非非議，但是如何走向智能化以及智能化的過程，我個人認(rèn)為是漸進(jìn)的。智能制造有三個最主要的抓手，一是數(shù)字化制造技術(shù)，也就是數(shù)控機(jī)床機(jī)器人技術(shù)。二是機(jī)器人技術(shù)，三是人工智能技術(shù)。數(shù)字制造和機(jī)器人、人工智能這三架馬車都是非常重要的。

人工智能技術(shù)有三個要素，一是傳感器技術(shù)，二是集成電路，還有大數(shù)據(jù)技術(shù)，未來需要很多算法設(shè)計(jì)的工程師。新一輪的工科改革是怎么培養(yǎng)出適應(yīng)市場的算法設(shè)計(jì)人員。還有無處不在的人工智能技術(shù)，包括怎么樣進(jìn)行鉆探的檢測以及大數(shù)據(jù)挖掘。

人工智能的發(fā)展需要一定的積累。一是人類的智慧怎么向機(jī)器上遷移，這個過程是比較復(fù)雜的。把能工巧匠的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到機(jī)器上，需要很多的算法，需要很多的實(shí)驗(yàn)，需要很多的數(shù)據(jù)。人類智能經(jīng)過了多年漫長的演變，怎么使得人類經(jīng)驗(yàn)向機(jī)器人遷移，這個工作非常重要。未來肯定會出現(xiàn)一些機(jī)器，用的過程中越來越好用，用的過程中能夠跟人的共融度不斷提高。二是自我技能提升的深度增強(qiáng)學(xué)習(xí)。我講的這兩個研究方向都是跟具體的工業(yè)應(yīng)用密切相關(guān)的。

大數(shù)據(jù)現(xiàn)在炒得很熱，我們可以開展很多工作。我們要做的是通過大數(shù)據(jù)能不能發(fā)現(xiàn)以前沒有發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。在大的數(shù)據(jù)里面如果能夠找出模型，水平是非常高的。數(shù)據(jù)量大了以后，計(jì)算量也是很大的。新的技術(shù)發(fā)展，計(jì)算能力的提升，我們的數(shù)據(jù)應(yīng)用能力大了很多。但是在工業(yè)領(lǐng)域要考慮成本效益，不能指望用非常重的成本做出非常偉大的事情，成本核算就是個大問題。

傳感器技術(shù)未來是蓬勃發(fā)展的技術(shù)。關(guān)系到制造、電網(wǎng)、醫(yī)療、家居、交通、物流、通信。未來與其說走向智能，不如說無處不在的傳感器。沒有傳感就沒有物理世界和數(shù)字世界的互聯(lián)。傳感器技術(shù)未來會是很大的產(chǎn)業(yè)，將會超過我們的想象。傳感器作為物理世界和信息世界的紐帶，未來將是工業(yè)領(lǐng)域非常重要的爆發(fā)點(diǎn)，發(fā)展空間非常大。

數(shù)字制造經(jīng)過這么多年的發(fā)展相對比較成熟，包括數(shù)字化設(shè)計(jì)、數(shù)字控制、生產(chǎn)管理、企業(yè)協(xié)作。很多企業(yè)利用數(shù)字化制造技術(shù)就能給企業(yè)帶來實(shí)惠，幫助企業(yè)解決困難。以前我們都是畫圖紙，現(xiàn)在數(shù)字信息貫穿了整個生產(chǎn)流程。物流行業(yè)數(shù)字化的技術(shù)也是非常高的。

機(jī)器人目前最大的工作場景還是在焊接、碼垛、噴漆方面。隨著機(jī)器人應(yīng)用的范圍不斷拓展，機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷的拓展。以前很多領(lǐng)域沒有應(yīng)用到機(jī)器人，未來行有可能會實(shí)現(xiàn)。以前沒有的機(jī)器人的模式，未來可能會有這樣的模式。當(dāng)然要找到行業(yè)的痛點(diǎn)，是大批量的需求，不是一、兩個需求。我們做科研、做技術(shù)一定要關(guān)注主流技術(shù)，我們的技術(shù)要在主干道上。在慢車道上、快車道上差別是很大的。

機(jī)器人的應(yīng)用與未來發(fā)展方向

我個人認(rèn)為機(jī)器人加工是機(jī)器人未來重要發(fā)展方向之一。我們國家的航空航天、能源之交通等領(lǐng)域大型的復(fù)雜曲面高效高品質(zhì)制造目前都是人工在做。大型的構(gòu)件、大型的風(fēng)電葉片等方面的應(yīng)用，機(jī)器人將來有很大的發(fā)展空間。機(jī)器人的靈活度和協(xié)調(diào)能力都比較強(qiáng)，是大型加工的必要手段。比如風(fēng)電、航空發(fā)動機(jī)葉片、機(jī)器人力—位控制等，相信機(jī)器人行業(yè)未來5—10年一定會有大幅度的增長。

機(jī)器人加工代表國際上最高的水平還是以歐洲為主。最近我跟歐洲交流比較多，我們以前看到的很多并聯(lián)機(jī)器人，德國已經(jīng)把它做的非常好了。一個并聯(lián)機(jī)器人可以加工航空葉片。如果機(jī)器人能夠替代一部分數(shù)控加工，產(chǎn)值是不得了的。但由于機(jī)器人的特點(diǎn)，它本身不是做加工的，主要用來操作的，怎么樣研制出適合于加工的機(jī)器人，未來有沒有可能出現(xiàn)能工巧匠的機(jī)器人，我們正在思考。我們得出了一個共融機(jī)器人的概念，我們講的共融是人機(jī)環(huán)境機(jī)器人的共融。

機(jī)器人應(yīng)用是不言而喻的，很多人對機(jī)器人了解的越深，感覺壓力越大，因?yàn)闄C(jī)器人形成一致性、批量化的產(chǎn)品是非常困難的，國際上也沒有實(shí)現(xiàn)大的突破。所以機(jī)器人的每一步應(yīng)用確實(shí)挑戰(zhàn)是非常大的。尤其是在非結(jié)構(gòu)化的環(huán)境里，真要做一點(diǎn)事情是非常困難的，尤其是在一些緊急環(huán)境下，能不能代替人。

工業(yè)機(jī)器人幾大家族已經(jīng)做的很成功了，服務(wù)機(jī)器人零星的應(yīng)用也有一些了，特種機(jī)器人也很成功。未來的市場，尤其是新材料、傳感器、驅(qū)動這些技術(shù)的發(fā)展，一定能助推機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向更高端、更加主流的方向發(fā)展。

機(jī)器人的發(fā)展主要還是提高自主性和適應(yīng)性的問題，做到機(jī)器人高速重載還是比較容易的，但是靈巧很難，要機(jī)器人做穿針引線、系個鞋帶是很難的。它有很多致命的缺點(diǎn)限制了機(jī)器人在其他行業(yè)的應(yīng)用。我個人認(rèn)為有兩個因素，一個是對行業(yè)的知識缺乏。一個是機(jī)器人本身的性能優(yōu)一些缺陷。

機(jī)器人會和環(huán)境共融，會和人共融，機(jī)器人也能與機(jī)器人共融。共融度的提升也是不斷增加的過程。環(huán)境的共融，比如未來在健康產(chǎn)業(yè)是有很大發(fā)展的，因?yàn)槿藗儗】档囊笤絹碓礁?。機(jī)器人的機(jī)器控制也有很多應(yīng)用場景。機(jī)器人與機(jī)器人的共融也有很大的發(fā)展?jié)摿?。機(jī)器人與人的結(jié)合，協(xié)作機(jī)器人可能是一個方向，不要以為協(xié)作機(jī)器人之父創(chuàng)辦的企業(yè)倒下協(xié)作機(jī)器人就不行了。不要以為協(xié)作機(jī)器人公司垮了，協(xié)作機(jī)器人的方向?qū)砭蜎]有前景了。歷史的發(fā)展是肯定否定、否定肯定。人工智能也是經(jīng)歷很熱很冷、很熱很冷的過程，機(jī)器人也是一樣，歷史的車輪一定是向前滾的。