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于海斌:智能制造与机器人技术发展新趋势
  智能制造作为新一代信息通信技术(ICT)与制造技术融合发展的产物,代表着先进制造技术发展的主要方向,而机器人是实现智能制造的一类重要而特殊的载体。智能制造与机器人技术不仅会促进制造业发展,也将促进制造新业态的诞生。

  智能制造驱动新一轮产业变革并重构国际竞争格局。智能制造的核心思想是以信息通信技术、自动化技术与制造技术交叉融合为基础,实现跨企业产品价值网络的横向集成,贯穿企业设备层、控制层、管理层的纵向集成以及从产品设计开发、生产计划到售后服务全生命周期的工程数字化集成。智能制造能极大提升产品的创新能力,增强企业快速响应市场的能力,提高生产制造过程的自动化、智能化、柔性化和绿色化水平,提升产品的质量和品牌,促进制造业向产业价值链高端迈进。本轮智能制造发展的主要技术特点是:信息化与工业化深度融合。通过大数据、云计算和物联网等泛在信息技术的应用,实现制造全过程深度信息化,打造新一代的信息物理融合系统(CPS),实现智能制造的战略目标。以德国工业4.0和美国先进制造业发展战略为典型代表,主要发达国家正着力推动信息化与工业化深度融合,加快智能制造发展。这些国家的根本出发点在于打造信息化背景下国家制造业领先优势,抢占新一轮国际竞争制高点。我国制造业经过20多年的快速增长,迫切需要实施创新驱动发展战略,实现转型升级。今年5月,国务院正式发布了《中国制造2025》。作为我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领,《中国制造2025》提出把智能制造作为信息化与工业化深度融合的主攻方向。

  机器人必将是未来智能制造的重要使能装备。机器人是高端智能装备的代表,是国家的战略支撑技术,对现代制造业、民生服务业、国防安全和社会发展至关重要,被称为新技术革命的核心、“制造业皇冠上的明珠”。机器人诞生于20世纪60年代,其构造宗旨是:在人类不可达或不适合于人类生产生活的环境中,辅助甚至代替人类高效率、高精度、高可靠地完成各项工作。传统的工业机器人以及以空间、深海探测为代表的专业服务机器人,很好地贯彻了上述宗旨。比如,工业机器人在汽车生产线上的大规模应用,极大提升了生产效率,降低了生产成本。但进入21世纪以来,环境污染、资源短缺等关乎人类可持续发展的重大问题,正在迫使人们反思并逐步改变过去粗放型生产消费模式,绿色制造、柔性制造、个性化制造等新的制造模式正成为制造业的发展方向。在刚性生产线上高速、高精度完成重复性使命的传统工业机器人已难以满足这些新制造模式对自动化、智能化装备的需求。同时,由于机器人在制造系统中处于信息空间与制造过程交互的枢纽位置,智能制造对其自组织、自适应生产需求等方面提出了新期望新需求。但现有机器人系统一直未能脱离自动化机器范畴,要满足智能制造需求还面临巨大技术挑战。正是在这种大背景下,研制下一代工业机器人成为传统制造业强国保持其地位的迫切需求。在新一代信息通信技术、人工智能技术带动下,新一代机器人将突破感知、智能等核心技术瓶颈,具备强大的人机交互能力,形成与人、机器、环境间的多重协调能力,向上作为信息空间的有力延伸,向下覆盖更多制造功能,沿着人机协调与共融的方向发展。

  机器人在探索空天海洋未知世界、改善人类生活质量等方面将发挥不可替代的作用。机器人代替人类登上了月球、火星,下潜到深达万米的海底,为人类探索空天海洋未知世界发挥了不可替代的作用。苏联“Moonwalker”、中国“玉兔号”月球车实现了月球的无人化巡视探测,美国“勇气号”“机遇号”火星车在火星恶劣表面环境完成了长期的探测工作;中国“蛟龙号”下潜超7000米,获取了海底生物和矿藏资源的珍贵资料。正是依靠机器人,人类已将探索范围延伸到了太空、深海和其他星球。此外,研发安全的新型智能化机器人装备,不仅能更广泛地代替人类从事生产劳作,而且能够直接、安全地服务老年人、辅助残疾人等。在世界范围内,人口老龄化加剧、残障人口众多引发的社会服务和民生问题正日益突出。截至2013年,我国有逾8000万的残障人士和超过2亿的老龄人口。机器人在提升残障人士的生活质量、加强老年人护理等方面将能发挥重要作用。

  (作者为中国科学院沈阳自动化研究所所长、研究员)

 
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