機器人擁抱互聯網開拓智能新時代
2020-2-18 來源:-- 作者:劉道春
所謂智能機器人,它給人最深刻的印象是一個獨特的進行自我控制的“活物”。其實,這個自控“活物”的主要器官并沒有像真正的人那樣微妙而復雜。機器人在工作強度、運算速度和記憶功能方面可以超越人類,但在意識、推理等方面不可能超越人類。即使智能機器人將來具有常識,并能進行自我復制,也不可能帶來大范圍的失業,更不可能對人類造成威脅。近年來,隨著全球人口紅利的日益減少,自動化生產需求的不斷釋放,機器人產業發展迎來了巨大爆發。只有正確看待和使用智能機器人,才能使其更好地服務人類、造福人類。
1.智能機器人產業已成為最火熱的產業之一
所謂智能機器人是因為它有相當發達的“大腦”。在腦中起作用的是中央處理器,這種計算機跟操作它的人有直接的聯系。最主要的是,這樣的計算機可以進行按目的安排的動作。正因為如此,盡管它們的外表可能有所不同,我們才說這種機器人才是真正的機器人。
智能機器人具備形形色色的內部信息傳感器和外部信息傳感器,如視覺、聽覺、觸覺、嗅覺。除具有感受器外,它還有效應器,作為作用于周圍環境的手段,這就是筋肉,或稱自整步電動機,它們使手、腳、長鼻子、觸角等動起來。由此也可知,智能機器人至少要具備三個要素:感覺要素,運動要素和思考要素。
近些年來,在市場需求的推動下,智能機器人的應用范圍不斷向新興領域拓展。智能技術的應用正在帶動機器人產品功能與性能的顯著提升,驅動智能機器人產品應用于更多新興領域。一方面,以人機協作機器人為代表的新一代工業機器人更加安全、靈活,不但被廣泛應用到傳統的汽車、金屬加工行業,而且帶動了3C電子行業的應用新熱潮。另一方面,面向家居、教育、醫療等領域的智能服務和特種機器人的功能不斷豐富,相比以往產品極大地提升了用戶體驗,因此也開始步入社會大眾的日常生活,得到更為廣泛的應用。
近年來,我國大力研發智能機器人,并取得了可喜的成就。有關部門抓核心技術,即政府打基礎,由財政資金支持的科研機構重點圍繞人工智能、感知與識別、機構與驅動、控制與交互等方面開展基礎和共性關鍵技術研究,開展在高端制造業、災難應急處理、醫療康復等領域的前沿基礎研究和應用基礎研究。在機器人嶄露頭角于工業生產的同時,研究領域不斷地把機器人技術引向深入發展。經過幾十年的發展過程,機器人技術終于形成了一門綜合性學科——機器人學。一般地說,機器人學的研究目標是以智能計算機為基礎的機器人的基本組織和操作,它包括基礎研究和應用研究兩方面內容。由于機器人學綜合了力學、機械學、電子學、生物學、控制論、計算機、人工智能、系統工程等多種學科領域的知識,因此,也有人認為機器人學實際上是一個可分為若干學科的學科類。
時下機器人產業已成為國際上最火熱的產業之一。全球機器人產業年均增長速度始終保持在15%以上。國內機器人產業近年發展迅猛,目前高速增長的態勢還在延續。智能機器人應用熱潮也帶動產業規模的持續高速增長。據國際機器人聯合會IFR統計,全球工業機器人本體市場預計今年規模供應量將突破52萬臺套。智能機器人在非工業領域的市場潛力也在不斷釋放,預計2025年商業、家居和軍事三大領域的市場規模將分別達到170億美元、90億美元和165億美元。中國在機器人領域雖然取得了一些成績,但與世界水平還存在很大差距。在世界工業機器人行業中,四大工業機器人企業能夠生產六軸或以上的高端工業機器人,用于汽車制造、焊接等高端行業。而中國國內工業機器人廠商整機研發能力不足,以中低端產品為主,大多是用于搬運、上下料的三軸和四軸機器人。建筑、工業、礦業急需機器人提高效率,但沒人去干,因為掙不了太多錢。現在賣出產品多的領域往往是一些低端的應用場景,國內機器人企業除“小、散、弱”外,與國際先進機器人產業更主要的差距還在于產業鏈關鍵環節缺失,核心零部件依賴進口;核心技術創新能力薄弱;機器人標準、檢測認證等體系亟待健全等方面。國內機器人產業中低端產品多,發展后勁不足,我國機器人產業要提高發展質量,避免一哄而上,需要“抓兩頭、放中間”。國家要抓的一頭是自主性、戰略性機器人產品,如國防、基礎工業方面的機器人。另一頭是抓核心技術攻關、抓人才培養。“放中間”指在服務機器人、一般工業機器人領域,應按照市場規律配置資源、自由發展。
智能機器人是一個多種新技術的集成體,它融合了機械、電子、傳感器、計算機硬件、軟件、人工智能等許多學科的知識,涉及到當今許多前沿領域的技術。機器人已進入智能時代,不少發達國家都將智能機器人作為未來技術發展的制高點。美/日和德國在智能機器人研究領域占有明顯優勢。隨著計算機技術、人工智能技術的發展,以美國為首的一些發達國家,看到了機器人技術對未來戰爭的影響,十分重視研究開發先進的軍用機器人系統。有人說未來的戰爭將是無人戰爭,而在戰爭中的主角將是勇猛無敵的機器人士兵。盡管現在機器人技術還沒有達到人們想象的那樣先進,但對現代戰爭和社會安全已經產生了巨大的影響。在海灣戰爭、波黑戰爭、科索沃戰爭中,都使用了各種各樣的無人機和地面軍用機器人,這些機器人系統在戰場偵察、探雷排雷、監視、通訊中繼、電子對抗、火力導引、戰果評估、騷擾、攻擊等方面起了特殊的作用。美國是一個軍事大國,他們在軍用機器人技術方面處于世界領先水平。軍用機器人可分為地面、空中、水下機器人,其中的智能機器人具有感覺、知覺、識別、判斷能力,甚至可以有思維、推理決策功能。發展機器人技術可以提高國防實力,當前的研究主要在制造少量裝用高技術系統方面,它們在完成任務時與其它地面、空中及水下傳感器及執行機構保持聯系,從而提高作戰質量。發展工業機器人可以增強一個國家的制造能力,機器人可以形成一個巨大的產業,發展特種機器人可以增強國家的可持續發展能力。
2.智能機器人技術發展集中在產品終端服務層
機器人形象的產生充分說明了人類對于先進生產工具的創造性想象和勇敢追求。人們期待著誕生一種通用、柔軟、靈活的自動機械,它與單能的傳統機器不同,它能模仿人的器官的功能,從事那些只有人才能很好完成的工作。于是,人們這種美好的愿望給科學技術的研究提出了一個深入的課題——用工程的方法實現人體所特有的動作機能,以及完成這些動作所必要的智能。特種機器人是指除工業機器人之外的各種機器人。在國家863計劃實施的初期研究的重點就是各種用途的特種機器人,并先后研制出了水下機器人、混凝土噴射機器人、排險機器人、核工業機器人、機器人壓路機、機器人推土機、鑿巖機、農林業機器人、微操作機器人、爬壁機器人、管內作業機器人、雙足步行機器人、靈巧手等,大大縮短了我國機器人水平與發達國家之間的差距,有力地推動了我國機器人技術的發展,加強了機器人與社會、經濟的聯系。機器人技術的發展依賴于其相關的基礎研究和關鍵技術的進展;同時機器人技術的應用又帶動了相關學科和技術的研究水平。
從機器人的現狀來看,世界上機器人每年的銷售額只有幾十億美元,在我國整個機器人領域的產值每年也就幾億人民幣,似乎微不足道。從世界范圍來看,這主要是因為現在相對比較成熟的只有工業機器人,服務機器人、個人機器人的技術和市場還處于萌芽期,沒有形成氣候。從國內形式看,主要是因為我們國家經濟還欠發達,很多企業還不了解機器人能干什么,不了解使用機器人有什么好處。從世界機器人的發展趨勢看,服務機器人、個人機器人具有巨大的市場潛力,可以預見,十年或更長一點時間之后,個人機器人就會像個人電腦一樣走進千家萬戶,成為人類社會必不可少的生活用品。機器人是人類最偉大的發明之一,自問世以來,經歷了多年的發展,已經取得了顯著的效果,應用于多個領域,目前,已經研發出來可以下象棋、打掃衛生,甚至跳舞的機器人,機器人不僅可以幫助你完成家務、照顧老人、防火防盜,還可以和人聊天,休閑娛樂,成為你知心的朋友。可見,機器人技術已經走向成熟,將機器人技術應用于工業制造中具有重要的意義。
工業機器人是一類根據預先編制在存儲裝置內的操作程序,自動地重復進行作業的機器人,因而也稱為重復型機器人。工業機器人的本體主要是一只類似于人的上肢功能的機械手臂,或者是無關節結構,或者是關節式結構。如果要在三維空間對物體進行作業,一般需要六個自由度,即沿笛卡爾坐標三軸的直線移動及繞三個軸的轉動。工業機器人直接操作對象的是機械手末端的手爪,它隨對象物的形狀和材料不同而制成各種各樣,例如用以夾持工件的無指手掌,用以抓取棒料的有指手爪,用以吸附平板的真空吸盤或電磁吸盤,用以吊掛重物的鉤爪等。工業機器人的傳感器包括外部信息傳感器和內部信息傳感器。外部信息傳感器用以檢測、判斷工作對象的位置、形狀、接觸狀態等,例如從各種原理的接觸開關到完善的視覺、觸覺處理系統。內部信息傳感器是指機器人驅動系統中的反饋控制信號檢測元件。
工業機器人技術是一種仿人操作,通過計算機編程,可以實現自動控制,在三維空間內完成各種作業,實現機電一體化以及生產設備的自動化,達到批量生產,提高產品質量與生產效率的目的。調查研究發現,工業機器人主要是由操作機、驅動系統、控制器、檢測傳感裝置等構成,具有顯著的優勢,首先,可以實現自動化生產,提高生產效率與質量,降低人為誤差,提高生產的標準性以及生產質量。其次,可以提高產品的更新換代速度,提高產品質量,增加產品的多樣化,促進產品的發展。機器人技術是一種綜合型技術,包括了計算機技術、信息和傳感技術、控制論技術以及機構學等,除此之外,還涵蓋了仿生學、人工智能以及傳感技術等,發揮了重要的作用,機器人應用情況是一個國家發展的重要標志,代表了國家的科技發展狀況,工業機器人技術是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。
制造業是一個國家國民經濟的支柱產業,據報道,在一些工業發達的國家和新興工業化的國家,制造業的生產總值占國內生產總值的20~~55%。當今世界市場已生成了以制成品為主(占80%以上)的結構,這說明制造業不論是在發達國家,還是在發展中國家,在國民經濟中均占有主要地位。世界上各個國家經濟的競爭主要是制造技術的競爭,在各個國家的企業生產力構成中,制造技術的作用一般占60%左右。由此可見,制造技術水平的高低已經成為衡量一個國家國民經濟實力和科技發展水平的重要標志之一。工業發達國家普遍認為,現代科學研究的重點應轉移到制造技術上來,在未來競爭中,誰掌握了先進制造技術,誰就掌握了市場。從某種意義上講,制造技術,特別是先進制造技術已成為一個國家命運的主宰。工業機器人是柔性制造的核心,是現代制造不可缺少的設備之一。為了提高產品的生產率提高產品的質量和產品質量的一致性,很多企業都是通過使用工業機器人來實現這一目的。
國外一些大的汽車、電子、機械制造商無不采用了工業機器人作為關鍵生產設備。他們可以根據市場需求,及時調整生產策略,以小批量、多品種,占領更多的市場份額。我國的一些企業也已經嘗到了使用機器人的甜頭,工業機器人正在得到更多的認可。國家863計劃智能機器人主題正是看到了這一趨勢,及時調整了發展重點,對工業機器人及其應用示范工程給予了大力支持,并取得了明顯的效果,在摩托車、汽車、電子、家電等行業推廣了一批示范工程,并形成了擁有自主知識產權的產品系列。智能機器人是具有感知、思維和行動功能的機器,是機構學、自動控制、計算機、人工智能、光電技術、傳感技術、通訊技術、仿真技術等多多種學科和技術的綜合成果。智能機器人作為新一代生產和服務工具,在制造領域和非制造領域占有更廣泛、更重要的位置,這對人類開辟新的產業,提高生產和生活水平具有十分現實的意義。目前,我國機器人市場還不是很大,其原因是多方面的。機器人在一個國家發展的快慢不是一個簡單的經濟問題,其中包括了很多哲學、倫理等多方面的因素。我國是一個人口大國,由于人們的總體科技文化素質還不很高,缺乏對機器人的了解。
機器人不是簡單地代替人工作,我們使用機器人是讓它們完成不適宜人直接干、干不了和干不好的一些工作。比如機器人機器人可以進入病人體內進行檢查和治療,機器人可以進入煤氣管道進行檢查和維修,機器人可以進入核電站檢查核泄漏,機器人可以登陸月球,可以深潛海底,機器人可以24h不停地重復單調或復雜的工作,而且質量優良,所有這些都是人所不及的。由于我國企業裝備的落后和生產力水平低下,才造成了產品的更新換代遲緩和企業的應變能力弱。站在國家的角度來看,發展機器人可以提高一個國家的國際地位,我們必須發展具有自主知識產權的機器人技術,才能在國際競爭中取得主動權。
社會文明的發展需要機器人,在我國有上千萬人工作在有毒、有害、高溫、危險的作業環境中,為了人類的健康和社會文明,我們需要發展機器人,將他們從惡劣環境中解放出來。現代市場是一個開放的市場,是一個無國界的市場。我們的產品要直接和一些發達國家的大公司競爭,如果沒有可靠的質量,沒有優質服務,市場競爭需要機器人。新世紀的年輕一代建設者大多數都是獨生子女,盡管我們人口很多,但有些工種(如采煤、鑄造、噴漆等)將出現人員短缺的現象。用機器人完成這些工作勢在必然。另外,由于我國目前人口結構、社會醫療條件的不斷改善,我國也將步入老齡化社會,而且隨著物質及精神生活水平的提高,人們將需要更多的智能化、社會化、家庭化、個性化、感情化的服務,機器人將大顯神通。機器人的應用,不僅可以提高產品的質量,提高產品的該型速度,適應快速變化的市場,滿足消費者的需要,而且可以降低產品的成本,提高市場競爭能力。
3.智能機器人的關鍵技術及其運用
工業機器人技術的應用十分廣泛,可應用于各個領域,甚至不夸張的說,以后大部分工作都可以由機器人代替,尤其是一些危險的、存在安全隱患的環境惡劣的工作,工業機器人發揮了重要的作用。國外工業機器人的應用十分廣泛,尤其在汽車制造業與汽車零部件制造業發揮了重要的作用,調查研究顯示,美洲地區的兩個行業就已經占據工業機器人需求總份額的一半以上,成為工業機器人工作的主要場所。我國工業機器人大規模應用已經成為一種趨勢,應用的時機已經成熟,且汽車行業的需求量呈現持續增長趨勢,同時,電子行業、食品行業等對工業機器人的需求也不斷增加,工業機器人行業成為一個政府扶持的戰略新興產業。
工業機器人技術可以做一些例如,面對一些危險事情,抗震救災,在一些危險地段救人等,面對一些惡劣環境,如高溫、有害、有毒環境等,還有一些人類工作效率低,容易受到傷害的工作,人的工作效率很低,工作質量不佳,人容易受到磕碰損失,產生危險。由此可見,安排機器人做一些人不愿意做或者無法做的事十分重要,是發展工業機器人的主要原因。對未知的探索,隨著科技的不斷發展,信息技術發展迅速,對未知領域的探索成為發展的關鍵,在一些未知的,不確定的內容上,如對太空的認識,無法將人送上去,以免產生危險,只能將機器送上天,利用其收集數據,探索外太空。除此之外,利用機器的微型性,可以使微型機器人進入到人體,對人體進行全面的檢查,完成人不可能完成的工作。
全球機器人巨頭企業更關注于產品的高附加值和消費級產品市場。單純的智能機器人本體生產和供應已經無法滿足當前數字化和信息化融合的深度發展浪潮之需。智能化的管理已經成為精益管理之后更高層面的管理需求,“大集成,遠端管理”等理念正在成為互聯網、物聯網、大數據融合下的工業新策略。在特種機器人領域,安防機器人、救援機器人、巡檢機器人等品種相繼問世,智能網聯車已經成為當前以及未來布局的重點爭奪領域,國內外科技龍頭為代表的企業紛紛展開布局。如在工業機器人領域,一方面表現為云平臺已經成為國際巨頭發展的共識,智能化的工廠已經不再是少數優秀企業的特有權利,它已經成為一種趨勢,點、線、面的改造升級浪潮正在新興經濟體國家快速興起。在服務機器人領域,得益于人工智能領域取得的突破性成果,如在人機交互、機器學習、感知能力等方面的提升,“機器類人化”能力正進一步加強,機器人正逐步走入生活之中。相應的產品的種類也呈現出更加多元的方向,以滿足終端客戶的多樣化需求。對于一些重復性強,固定的工作,工業機器人可以發揮重要的作用,一些重復性強,枯燥固定的工作,工作人員容易出現疲勞感,工作失誤率較高,利用工業機器人,可以降低失誤率,保證產品質量,提高工作效率。除此之外,機器人在抗震救災中的重要作用,在發生地震、滑坡等災害時,尤其是存在余震、山體極為不穩定的情況下,在人工救援的過程中極易發生意外,而不進行救援又會失去救援的寶貴時間,因此,在此時運用機器人進行救援就發揮了重要的作用,不僅可以挽救更多的生命,到達一些危險的,人無法到達的地方,還可以保障救援人員的生命安全。
隨著移動互聯網快速發展以及5G時代的到來,我們的生活已經無形中被移動設備所綁 定,無論是在公共場合,還是家庭場景中,手機、PAD等等移動設備的使用者到處可見,當 大眾將視野的注意力都集中到了電腦或者手機的屏幕上時,一個新興的行業衍生而出,那就 是移動音頻;更多人會去通過語音進行知識的獲取與共享。云鏡智能后視鏡等一系列智能硬件終端產品,建立內容+平臺+終端的移動音頻業務生態,為用戶提供極致音頻業務體驗。
移動音頻市場巨大的發展潛力,例如寶寶機器人定位于孩子的互聯網終端,讓孩子在聲音中連接世界、認知世界,通過視頻互動、群組交互、在線內容、智能推薦在孩子和家人之間建立起創新的親子社交生活方式;智能云鏡集成了音頻、行車記錄、實時導航等功能,將平臺的音頻內容消費方式延伸到車里,實現手機和智能后視鏡之間的跨屏互動,致力于為駕乘人員提供車內音頻娛樂極致體驗。開發更多類型的音頻智能硬件終端,為不同特征的用戶群創建更加適合的移動音頻內容的傳播和消費方式,傳遞音頻的價值。在未來幾年里,移動音頻業務生態將會創造出巨大的商業價值,為用戶帶來創新的極致體驗實現跨越式發展。
智能機器人技術產業化實施方案旨在推動互聯網、大數據、人工智能和實體經濟深度融合,提高智能機器人產業技術水平和核心競爭力。實施方案明確主要任務及預期目標,包括提升關鍵共性技術集成創新能力,整合行業協會、產業鏈骨干企業、相關科研院所的資源和優勢,重點開發具有基礎性、關聯性、系統性、開放性的關鍵共性技術,組建上下游緊密協作、利益共享的機器人集成創新平臺,破除制約行業高端化發展的重大技術瓶頸。
推動典型制造領域生產過程智能化改造,提高搬運機器人、焊接機器人、裝配機器人、噴涂機器人、潔凈機器人等整機系列化產品開發能力,繼續深化在新能源、汽車、電子、輕工、紡織、醫藥、冶金、建材、民爆、危險化學品等行業示范應用,優先支持對工作環境差、勞動強度大、安全事故多的生產制造環節實施數字化改造,改善提升生產效率和產品質量。
加快智能服務機器人推廣應用,聚焦市場潛力大、產業基礎好、外溢效應明顯的智能服務機器人領域持續發力,以模塊化、網絡化、智能化為重點發展方向,提升特種服務機器人、醫療康復機器人、公共服務機器人、個人服務機器人產品質量和綜合競爭力,加快產品推廣應用。研究布局新一代智能機器人,密切跟蹤全球智能機器人行業最新發展動態,順應個性化定制和柔性化生產的發展趨勢,提高機器人安全性、易用性和環境適應性,研究布局全自主編程工業機器人、人機協作機器人、雙臂機器人等新一代智能機器人,搶占產業發展制高點。
加強檢驗檢測認證能力建設,著力開展機器人基礎標準、相關產品標準、檢測評定方法標準的研究和制修訂工作,重點針對機器人人工智能、人機交互等方面的檢測開展基礎性研究工作和實踐操作,填補相關領域空白。進一步提升中國機器人認證的認知度和公信力,以國評中心和機器人檢測認證聯盟為依托,有針對性地研發認證項目、制定認證方案,并積極開展相關國際交流,不斷提升自主化、專業化的認證技術水平,建立我國機器人質量評定依據,健全機器人質量認證體系。通過引導征信機構采信有關檢測認證信息,實現社會共治和部門協同監管,建立公平的市場競爭環境,推動行業健康有序發展。
4.智能機器人產業市場的機遇與挑戰
我國是一個發展中的大國,國民經濟每年都以較高的增長率遞增,這也為機器人的應用提供了機遇。但很多企業面臨巨大的壓力,因為他們必須與一些老牌的世界知名企業站在同一起跑線上,競爭將更加白熱化。如何應對這難得的機遇、嚴峻的挑戰,成為每一個企業家必須回答的問題。為了搶占市場份額,必須實現規模化經營,增強應變能力,提高自己的裝備水平和管理水平。機器人將在其中發揮不可替代的作用。隨著我國大中型國有企業的改制、重組、調整,將出現一批新興產業,也將誘發新一輪的投資,工業機器人作為先進制造業的核心裝備必將大有用武之地。這兩年,我國在擴大內需,擴大基礎設施建設方面有較大動作,黨中央、國務院提出的西部大開發戰略正在進行之中,這也為我國的機器人提出了新的課題。機器人主題已研制和正在研制的混凝土噴射機器人、鑿巖機器人、機器人壓路機、機器人推土機等將各顯神通。21世紀是人類走向海洋,向海洋要資源的世紀,我們的系列水下機器人將在海洋資源勘探與開發、沉船打撈等諸多方面發揮其特殊的作用。
通過863計劃的實施,我國機器人產業化已初露端倪,而且發展勢頭良好。一些企業集團已看到了機器人的巨大潛力,都開始涉足機器人領域。國外各大機器人公司也紛紛進入中國市場,他們都看到了中國潛在的機器人市場。在這種情況下我們加速發展機器人。
從整體國際產業市場看,產業市場的可拓展空間更多的依賴于產業需求的增長。相比于歐美國家,中國作為世界機器人應用的最大市場,既展現出數量優勢,又展現出速度優勢。從整個機器人產業上看,機器人三大領域中的競爭表現得各不相同。在工業機器人領域,90%以上的高端機器人市場基本上被行業巨頭所壟斷,技術壁壘相對比較高,并且巨頭開始向更高價值的后端服務轉型,新進企業所面臨的技術和市場挑戰比較大,存量的中小企業更專注于非標市場,通過低層級的系統集成來獲得相應的收益,領域內存在著明顯的價值梯度差距。在服務機器人和特種機器人領域,產業的集聚度相對來說的比較低,細分領域的市場應用也沒有完全打開,正處于產業發展期,更易于企業進入和快速發展。
當前,圍繞智能機器人的國際競爭正在加劇。美、歐、日等發達國家和地區紛紛出臺智能機器人相關戰略規劃,以提升產業國際競爭力為核心目標,從技術研發、產業發展層面提前進行布局。我國也發布《機器人產業發展規劃》,力圖提升自主品牌的國際競爭力。可以預見,今后圍繞智能機器人的國際競爭將愈發激烈,我國所要面臨的競爭壓力也將不斷加大。相比發達國家,我國在智能機器人部分關鍵市場存在較大差距。一方面,上游核心零部件市場基本被日本和歐洲企業把持,國內企業在相關市場還缺乏競爭力。另一方面,在部分后端應用市場,我國企業產品的市場認可度和競爭力都落后于國際領先水平,而在以醫療為典型代表的某些消費市場中,我國產品市場占有率還基本處于空白狀態。與此同時全球領先的機器人企業正在中國加快本土化布局。工業機器人巨頭企業進入中國市場較早,產業布局比較成熟。相比之下,服務機器人企業剛剛開始中國市場本土化布局,目前主要通過產品輸出和商業合作來實現滲透,面向中國用戶推出特定高端產品以打開市場。
隨著我國制造業的快速發展,國內對機器人自動化裝備的需求越來越旺,國外大的機器人公司紛紛進入中國市場,我們的產業化基地在中小型的工程中有較強的競爭力,而對大型的工程,缺乏足夠的資金實力和企業間的協調能力,只有成立大規模的集團公司,才有能力與國際大公司抗衡。我們的特種機器人總的來說性能價格比優于國外公司,但我們的小企業很難單獨打入國際市場,只有成立一定規模的公司才易于開展國際上的業務。目前我們的企業開發生產的產品比較單一、批量小,元器件不配套,很難形成規模,增大投入和產出形成規模進而在統一的旗幟下形成品牌,對降低產品的成本,提高質量和促進市場營銷都能帶來極大的好處,企業有望以較快的速度形成良性循環,穩步快速發展。我國的市場經濟還處在初級階段,許多行業的競爭還處在無序的狀態,我們現有的產業化基地對國內的相關行業有競爭優勢,而內部協作協調能力較弱,不益于發揮各自的資源優勢,成立集團有益于競爭的有序化。機器人是具有創新性的、戰略性的、對國民經濟和國家安全有巨大影響的高技術。機器人作為21世紀經濟技術制高點,普遍得到了各國政府的高度重視,投入了巨額資金,這也說明了機器人技術的重要性和對未來的影響。最近美國開始對機器人技術進行封鎖,所以國家應該繼續投入資金加快機器人基礎學科和關鍵技術的研究,推動機器人產業的發展。
據發布的《中國互聯網+機器人行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》統計數據顯示,2018年全國工業機器人產量為147682套,同比增長4.6%,總體保持了上升的趨勢。在機器人產業規模保持較快增長的同時,機器人產業化進程持續加速,附加值高的國產多關節機器人銷量不斷提升,產品結構呈現優化的態勢。國產機器人應用不斷拓展到新的應用領域。過去國產工業機器人的應用主要集中在搬運與上下料、焊接與釬焊、裝配、加工等,當前機器人應用正從傳統的汽車制造向機械、電子、化工、輕工、船舶、礦山開采等領域迅速拓展。與此同時,技術創新備受重視,機器人基礎與前沿技術迅猛發展,大量學科在交互促進中快速發展,新產品不斷涌現。隨著《機器人產業發展規劃》等政策的進一步實施,智能化改造升級的需求日益凸顯,工業機器人新裝機量有望繼續保持較快速度增長。隨著人口老齡化以及家政、醫療、教育、公共安全等方面需求的持續旺盛,服務機器人市場潛力巨大。
雖然我國機器人產業發展勢頭迅猛,產業規模與市場空間不斷擴大,但與發達國家相比,仍存在一定的差距,在核心技術研發、價值鏈分工、人才培養等領域仍面臨瓶頸制約。如核心零部件尚有待突破,精密減速器、伺服電機、控制器等核心部件的質量穩定性和批量生產能力有待全面提升,核心零部件長期依賴進口;企業經營壓力較大,生產成本、采購成本、管理成本等相對高昂;專業人才缺口較大,雖然企業和科研機構不斷加大機器人技術研究與本體研制方向的人才引進與培養力度,但現場調試、維護操作與運行管理等應用型人才的培養力度依然有所欠缺。相關部門應采取相應策略,加快發展步伐,抓住時機,迎接挑戰,加速我國機器人產業化的發展迫在眉睫,我們必須采取相應的措施,才能適應形勢。
5.智能機器人的發展與未來
人工智能是未來最不缺少投資的行業之一。手機、家用電器、汽車等標準化程度高、裝配精度高且能夠量產的生產線,已經成為第一批全面裝備機器人的生產線。目前仍在這類企業工作的產業工人,正在被新裝備的機器人逐漸取代。這類機器人需要為每一個生產線而深度定制,這就導致這類機器人價格昂貴而且缺乏通用性。所以,通用性更好的機器人,也是當前人工智能創業的熱點方向之一。如果通用型工業機器人實現了市場量產,未來也許只需要幾年時間,市場上就可以看到可自主學習的通用型機器人。通用型機器人不再需要通過人工編程的方式學習崗位技能,它可通過動作跟蹤和深度學習來直接學會崗位技能,這就把原來需要對每一道工序進行程序設計的成本省掉了。通用型機器人的表現更像一個普通工人,只要手把手地“教會”它做固定的動作,就可立即上崗工作。不過一開始,機器人的昂貴價格依然會讓中小企業望而生畏。到時候可能會出現一種機器人租賃的商業模式,他們會以低于國家最低工資的租金,把機器人租給中小型工廠,并提供機器人的崗位培訓服務。沒有企業主會拒絕這一商業模式。只要有電,工廠就能實現7×24h穩定持續地生產了。
機器人租賃模式深度地改變了整個制造業。也許只需要幾年,除了小型家庭作坊式生產企業外,所有大型生產企業的產業工人都將永久性地失去工作,只剩下極少量管理性工作崗位。只有那些創造性強、工序模糊、非量產的工作,暫時還不會被機器人侵占。
通用型工業機器人的普及,暫時還不能帶來大規模的機器人民用化。由于工業機器人的工作環境比較固定,需要抓取的零件也有相對準確的位置,對計算機視覺的要求也比較低,這樣的機器人執行固定任務還不錯,但想讓他離開流水線隨意走動工作就有些勉為其難了。
在此階段可能會產生一個名叫機器人服務業的新行業,推廣、維護機器人并且對機器人進行有效的培訓,是這個新行業的主要工作。在機器人大量上崗的階段,培訓機器人這個新職業甚至會有點人力密集型產業的特點。很可能一個機器人的上崗,就需要幾個人參與上崗前的調試和培訓工作。工業機器人還在等待著一個關鍵的技術突破,那就是計算機視覺。計算機視覺技術一旦取得實質性突破,就能讓機器人理解周圍的空間環境,并且能夠學習識別各種常見的物品。這才是工業機器人走下生產線,進入民用領域的里程碑式事件。
這些通用型的機器人能做的事情非常多。比如說在快餐行業,炸薯條、制作漢堡或者給客人沖咖啡,都是機器人力所能及的。而家政、保潔以及環衛類工作的機會也將徹底消失,由機器人替代。通用機器人不需要重新編程,但是針對特殊崗位,是需要接受訓練的。這個階段,很可能出現一種叫做機器人教練的工作崗位。這項工作的基本內容,就是對通用型機器人進行訓練,幫助它們提高工作能力。這些機器人教練同時也是機器人的售后服務人員,他們的工作對于收集數據,改進機器人的工作水平至關重要。
新一代信息技術發展為智能機器人發展奠定堅實基礎,全球機器人產業正在邁入智能化新時代。當前,以圖像識別、語音識別、自然語言理解等為代表的人工智能技術的實用化突破,帶動機器人感知、交互、決策能力的顯著提升。今天的人臉識別準確率已經高達99.55%,超過97.35%的人眼識別率,語音輸入辨識成功率也達到97%以上,機器人已經具備了“看得見、聽得懂”的技術條件,同時,隨著深度學習、無監督學習的逐步應用,機器人具備了更為關鍵的“會思考”能力,機器人開始真正邁入智能化的新時代。全球智能機器人產業格局正處于重塑期和窗口期,智能機器人產業的傳統格局已經被打破,新的產業格局正在逐步形成。在新興市場,技術、思維與資本的相互碰撞推動了產業發展的百花齊放,既有專注技術、也有產品精準定位,還有跨界融合、創新理念的企業正在不斷成長壯大。
6.結束語
總而言之,工業機器人技術不斷發展,機器人智能化水平不斷提高,機器人的應用不斷擴大,將機器人技術應用于工業具有重要的意義,不僅可以提高產品質量,提高生產效率,還可以改善勞動環境,保障人身安全,降低失誤率,降低生產成本,達到理想的效果。
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