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拉动产业发展 超限机器人技术应用日渐成熟

2015-12-10 14:11 [智能机器人] 来源于:中国工业新闻网--中国工业
导读:作为一种前沿技术研究领域,纳米机器人正在从实验室走向市场,对此美国密歇根州立大学电气及计算机工程系教授、中国科学院沈阳自动化研究所席宁指出,以纳米机器人为代表的超
  作为一种前沿技术研究领域,纳米机器人正在从实验室走向市场,对此美国密歇根州立大学电气及计算机工程系教授、中国科学院沈阳自动化研究所席宁指出,以纳米机器人为代表的超限机器人技术,有望拉动机器人产业的发展,并将会成为一个极为重要的应用领域。
  机器人的应用领域飞速扩展 
  席宁指出,当机器人最开始出现的时候,机器人和人在同样的环境里进行工作,发展机器人主要的目的是代替人。由于信息技术的发展,从机器人简单的代替人,现在发展到可以扩展人的能力,机器人除了能够干一些人能干不想干的工作以外,还能干一些人干不了工作。比如机器人联网后,人可以通过网络控制远处的机器人,就可以做一些人够不着、摸不着的事情,所以信息技术给机器人提供了新的动力,同时也提供了新的应用。 
  另一方面,纳米和微纳米技术的发展也给机器人提供了新的应用领域。比如在微纳米领域,最具有挑战性的问题就是环境非常小,人类要操作的位置也非常小,现在机器人把原来看不见、摸不着的东西变得能看到、能摸着,扩展了人在微小环境里的加工能力。而生物技术的发展也给机器人提供了很多新的应用领域,但是生物领域跟传统的制造业不太一样,因为细胞生活在特定的生理条件下,要把机器人技术推广到这个领域,不仅是操作的物质很小,环境也很特别。 
  所以从这几个方面讲,机器人能够扩展人的能力,能够克服距离给人带来的困难,也能克服尺度给人带来的困难,还能够克服环境给人带来的困难,比如生理环境。综合起来,机器人除了简单的代替人以外,还能拓展人的能力,这就是超限机器人,可以超越人的限度,克服距离、尺度和环境给人类带来的困难。
  信息技术带来的新角色 
  机器人最重要的应用就是自动化,机器人是自动化的工具。但是要达到自动化的目的,首先要有机器人,同时还要有传感器,这两个东西结合起来才能产生自动化。因为通过传感器可以把物理世界的信息变成数据,通过对数据的分析可以作决策,反过来作用到物理世界上,这就是自动化的过程。
  现在机器人和传感器变成了一个从信息世界、数据和物理世界中间的交互工具,所以机器人从简单的代替人的工具变成了一个互联网基础设施,这个就是信息技术发展带给机器人的新角色。
  通过机器人联网,可以形成所谓的物联网,机器人通过传感器可以监测环境,同时还可以通过物联网和机器人可以远程使用加工设备进行加工。这样可以把原来距离给人类带来的困难通过机器人技术和网络技术克服了。同时还可以通过网络进行一些医疗的诊断和治疗,通过网络让机器人做一些安全和国防方面的工作。
  在开发技术方面,现在通过网络和机器人的结合,可以进行远程的感知和操作,这样网络不仅能够传播信息、数据、声音等多媒体信息,通过网络还可以传播动作、感觉,把这些动作、感觉和传统的声音、图像结合起来,就要叫超媒体。
  缩小了设计、生产和用户的距离
  席宁指出,在制造方面,现在很多工厂都是由于劳动力价格的原因设置在别的国家。比如美国汽车的座椅是在美国设计的,但是生产可能在墨西哥生产,所以要对座椅的质量进行检测。通常可以用人直接触摸就可以感知软硬程度并进行打分,判断椅子是否达到要求。但在远程的情况下,则可以通过机器人技术,机器人带有传感器,通过触摸把感觉通过网络传过去,设计人员在远程再通过触摸装置,便可以达到直接触摸椅子的感觉完全一样的感觉,这样能够进行质量控制以及帮助他们进行设计。通过机器人和网络技术就把生产和设计中间的距离缩短了。
  同时,人们还可以用这种技术进行客户定制,比如去买车,每个椅子都是一样,但是如果有这个机器人技术,通过数学模型把感觉再现出来,买车的时候可以一直摸,直到选出合适的,然后根据数据造出一个椅子,满足你的需求。正是基于此,机器人技术把设计、生产和用户之间的距离缩小了。
  当前,微纳米技术给机器人的发展有什么推动和新的应用?席宁指出,微纳米技术的发展重要的方面是出现了很多新的材料,如纳米碳管、石墨烯,把这些材料变成有用的装置,比如传感器、电子元器件,其中很重要的过程就是制造过程。
  制造业应用机器人最成功 
  席宁表示,机器人技术最成功的应用领域是制造业,特别是汽车制造业。大概有90%的工业机器人都用于汽车制造的过程。但生物医药领域的产值远远大于汽车行业,但是在新药开发的过程中,很多过程都是人工的,且开发成本是非常高。如何把这个过程变成自动化是一个非常重要的工作,是今天医药行业面临的一个很大的挑战。
  现在开发一个新药要10~15年的时间,要花10亿~15亿美元。像辉瑞制药这样的公司每年只能开发出1~2个新药,花费的钱很多。人类却不断出现新的疾病,病越来越多,研发药物的费用越来越高,出现的新药越来越少,是人类面临的很大挑战,解决这个问题重要的途径就是把新药开发的过程自动化,如果能够自动化,带来的效益是非常高的。所以如何把机器人技术用于新药开发过程值得研究。
  整个汽车行业的产值是8650亿美元,人们估算机器人和自动化技术产生了6560亿美元的产值,如果不用机器人、自动化,现在的产值也就2000多亿美元,自动化和机器人带来了6000多亿美元的产值。如果用同样的模式把这个转移到制药工业,比汽车产值大,能够达到9800亿美元,而且自动化程度非常低,潜在的产值有6800多亿美元的空间。如果能够成功的把机器人和自动化用于新药开发,产生像今天汽车工业这么大的应用,能够创造五六千亿美元的产值,这是潜在非常大。但问题和挑战也是很大,困难也是很多的。
  在这方面,席宁和他的团队计划开发一套自动化的系统,就像今天生产的自动化一样,不是装配零件而是开发新药,以提高新药开发的效率。
  总之,机器人技术除了代替人以外,更重要还能拓展人的功能,能够做一些人做不到的事情,通过跟信息技术结合可以在远处进行感知和控制。通过纳米机器人可以在微小的环境中进行感知和控制,能够克服由于距离、尺度、环境给人带来的困难,然后进行操作和控制。

●相关报道① 
        机器人标准规划拟年内出台
 
  上有政策支持,下有市场人气,中有致力于创新求新的企业,机器人正成为中国新型工业化革命的先锋。
  日前,国家发改委产业协调司副司长卢卫生在世界机器人大会上透露,多个部门正在研究制定机器人产品和关键零部件认证制度。目前在我国机器人检测和评定方面尚无相关国家标准,有关部门计划年内出台机器人标准规划,无疑会给机器人产业发展构建良好的外部发展环境。 
  据了解,有关部门还考虑用产业基金方式支持机器人行业发展,以及从扩大市场消费、加大金融支持等多方面给予机器人产业实质性支持。 
  对此,博览财经研究员吴峰表示,随着中国劳动力成本的提高,未来无论是技术要求还是产业升级,工业制造业对于机器人的需求都会爆发式增长,加之国家政策大力支持,未来智能装备替换劳动力的热潮将席卷全国,推动机器人产业发展。 
  11月中旬的北京,刚刚迎来一场大雪,格外寒冷。令人吃惊的是,在早晨8点多赶到会场时,自发前来观看“世界机器人博览会”的观众已经排起了长队。 
  这种人气“爆棚”的景象,人们还是在十年前楼市最为火爆的时候看到的。
  三十多年前,邓小平的一句“计算机普及要从娃娃抓起”,让中国抓住了时代的脉搏。中国在工业化和信息化进程中,不但没再被发达国家甩下,甚至于在某些细化市场之中,还跑在了全世界的前头。
  经过几十年的发展和洗礼,中国大众对“创新”的热情和追捧,已经深入血液,这恰恰是机器人产业最为肥沃的土壤,也是众多企业投身机器人产业的原动力。
  同时,从目前在机器人领域起步更早的一些国家的实际情况来看,无论是工业机器人,还是普通大众消费类机器人,其增长势头也相当火爆。
  “2014年在中国市场共销售工业机器人57002台,销售量占全球总销量的四分之一,连续两年成为全球新一大工业机器人市场。”国家认证认可监督管理委员会李春江说,其中国外企业工业机器人销售量超过40000台,占国内市场总销售量的71%,国产机器人销售量占比为29%。
  对于机器人,中国巨大的市场令人垂涎三尺。但从销售数据来看,中国在机器人产业领域的竞争力还并不强。据了解,在某些领域,日本等国家的机器人研究和技术水平已先人一步,中国企业还需奋起直追。
  正因为此,中国政府层面也正给予机器人产业更多扶持。
  据国家发改委产业协调司副司长卢卫生透露,多个部门正在研究制定机器人产品和关键零部件认证制度。
  国家标准委二部主任戴红也向媒体透露,有关部门计划年内出台机器人标准规划,以解决目前在我国机器人检测和评定方面尚无相关国家标准的问题,这无疑会给机器人产业发展构建良好的外部发展环境。
  另外,有关部门还考虑用产业基金方式支持机器人行业发展,以及从扩大市场消费、加大金融支持等多方面给予机器人产业实质性支持。
  但是,中国企业的最大短板在于缺乏自主知识产权的核心技术。而国家标准规划的出台,有望让市场“去粗取精”,为机器人产业发展营造更优质的环境。 
  落地到投资机会上,国信证券研报认为,随着机器人技术和产业链逐渐成型不断发展,需求潜能日趋爆发显现,加之国家政策方面的大力支持,未来智能装备替换劳动力投入的“机器换人”热潮有望席卷全国,推动机器人产业发展。我国机器人下游行业中,工业机器人在汽车、家电行业发展快,服务机器人在医疗领域的应用值得期待。产业链包括,关键零部件、机器人本体和系统集成。
  (于祥明 李雁争)

●相关报道② 
     未来十年下一代机器人将会带来更大的影响 

  结合研究成果,意大利圣安娜大学生物机器人研究所主任PaoloDario表示,下一代的机器人将会产生非常大的影响,这个影响甚至可以和互联网媲美,甚至超越互联网。
  PaoloDario指出,对于机器人来讲,科学和工程应用在了生物机器人以及仿生机器人方面。回顾机器人的发展历史,在上世纪在70年代仿生学逐渐消失,但是由于机器人的出现,特别是一些仿生机器人在电影当中出现,人们开始更多的考虑与机器人之间的通信能力,并且也看到了在仿生学方面栩栩如生的机器人,这是未来的趋势。
  科学和工程学必须要更多地融合在一起,它们代表机器人发展的未来。机器人实际上越来越多的成为科学的一部分,现在有非常多的机器人成果都是发表在科技领域的杂志上。另一方面,也有越来越多的工程学的成果是和机器人结合在一起的,科学和工程对于机器人的未来来说起着决定性的作用。而生物机器人实际上是生物系统,包括空气、阳光、大海等等。有一些机器人的设计并不是针对现实应用的,而是针对研究和实验,他们是科学的工具。此外,人们还可以设计出人造的器官、感官、肢体等等,这些也可以作为生物机器人。
  科学上的一些发现最终可以真正促进人们进行技术的创新,比如数字蜂窝的系统,就是科学和工程方面非常好的结合。一般来讲,很多新规则发现的方式,最开始是有一些现象,接下来才进行一些假说,建模,然后进行试验,最后是对我们的发现和假说进行检验。其中,机器人是作为一个科学的工具去应用的。
  PaoloDario希望能够更好地理解最重要的一些工程化的解决方案,特别是通过仿生学和动物机器人,这是一个梦想。
  形态学的仿生是总体上追求的目标,至少是一个非常重要的发展方向。其中包括了五个最主要的驱动力来驱动人们对于机器人方面的宏大挑战。一是强调了传感器的重要性,需要低能耗并且非常可靠的传感器。二是改变身体。包括“机器人材料”的概念等等。三是与网络的互联,这也是一项革新,不仅仅是在网络当中,同时在网络之外,甚至是机器人网络之外。四是资金方面,目前欧盟投入了35亿欧元,也是最大的在机器人研发方面的投资,中国对机器人研发进行了投入。在美国、日本、韩国,很多方面都在进行竞争,甚至一些私人公司像谷歌也进行了大量的机器人研发的投资。五是人工智能、深入学习方面的发展。丰田最近有人工智能方面的研究,把它安装在汽车当中。
 
  PaoloDario表示,这是一个新兴的、跨学科的技术研究行业,是在人类科学和技术方面会产生重大影响的行业。机器人给人们带来了新的服务、新的行业,并且机器人作为颠覆性的技术,不光是技术方面的发展,同时也能够带来科学和技术进一步融合。 (杨明)

  ●随着科技的发展,智能机器人已经给了我们太多的惊喜。而在未来几年内,机器人的主要发展领域又是什么呢?据报道,人工智能在过去一年里有着强劲的发展,未来机器视觉将会是人工智能的下一个前沿领域。
(中国工业报记者 杨明 摄)

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