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智能制造與機器人技術發展新趨勢

作者:宏旭探傷機 發表時間:2015/8/2 17:12:33

智能制造作為新一代信息通信技術(ICT)與制造技術融合發展的產物,代表著先進制造技術發展的主要方向,而機器人是實現智能制造的一類重要而特殊的載體。智能制造與機器人技術不僅會促進制造業發展,也將促進探傷機制造新業態的誕生。

智能制造驅動新一輪探傷機產業變革并重構國際競爭格局。智能制造的核心思想是以信息通信技術、自動化技術與制造技術交叉融合為基礎,實現跨企業產品價值網絡的橫向集成,貫穿企業設備層、控制層、管理層的縱向集成以及從產品設計開發、生產計劃到售后服務全生命周期的工程數字化集成。智能制造能極大提升產品的創新能力,增強企業快速響應市場的能力,提高生產制造過程的自動化、智能化、柔性化和綠色化水平,提升產品的質量和品牌,促進制造業向產業價值鏈高端邁進。本輪智能制造發展的主要技術特點是:信息化與工業化深度融合。通過大數據、云計算和物聯網等泛在信息技術的應用,實現制造全過程深度信息化,打造新一代的信息物理融合系統(CPS),實現智能制造的戰略目標。以德國工業4.0和美國先進制造業發展戰略為典型代表,主要發達國家正著力推動信息化與工業化深度融合,加快智能制造發展。這些國家的根本出發點在于打造信息化背景下國家制造業領先優勢,搶占新一輪國際競爭制高點。我國制造業經過20多年的快速增長,迫切需要實施創新驅動發展戰略,實現轉型升級。今年5月,國務院正式發布了《中國制造2025》。作為我國實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領,《中國制造2025》提出把智能制造作為信息化與工業化深度融合的主攻方向。

機器人必將是未來智能制造的重要使能裝備。機器人是高端智能裝備的代表,是國家的戰略支撐技術,對現代探傷機制造業、民生服務業、國防安全和社會發展至關重要,被稱為新技術革命的核心、“制造業皇冠上的明珠”。機器人誕生于20世紀60年代,其構造宗旨是:在人類不可達或不適合于人類生產生活的環境中,輔助甚至代替人類高效率、高精度、高可靠地完成各項工作。傳統的工業機器人以及以空間、深海探測為代表的專業服務機器人,很好地貫徹了上述宗旨。比如,工業機器人在汽車生產線上的大規模應用,極大提升了生產效率,降低了生產成本。但進入21世紀以來,環境污染、資源短缺等關乎人類可持續發展的重大問題,正在迫使人們反思并逐步改變過去粗放型生產消費模式,綠色制造、柔性制造、個性化制造等新的制造模式正成為制造業的發展方向。在剛性生產線上高速、高精度完成重復性使命的傳統工業機器人已難以滿足這些新制造模式對自動化、智能化裝備的需求。同時,由于機器人在制造系統中處于信息空間與制造過程交互的樞紐位置,智能制造對其自組織、自適應生產需求等方面提出了新期望新需求。但現有機器人系統一直未能脫離自動化機器范疇,要滿足智能制造需求還面臨巨大技術挑戰。正是在這種大背景下,研制下一代工業機器人成為傳統制造業強國保持其地位的迫切需求。在新一代信息通信技術、人工智能技術帶動下,新一代機器人將突破感知、智能等核心技術瓶頸,具備強大的人機交互能力,形成與人、機器、環境間的多重協調能力,向上作為信息空間的有力延伸,向下覆蓋更多制造功能,沿著人機協調與共融的方向發展。

機器人在探索空天海洋未知世界、改善人類生活質量等方面將發揮不可替代的作用。機器人代替人類登上了月球、火星,下潛到深達萬米的海底,為人類探索空天海洋未知世界發揮了不可替代的作用。蘇聯“Moonwalker”、中國“玉兔號”月球車實現了月球的無人化巡視探測,美國“勇氣號”“機遇號”火星車在火星惡劣表面環境完成了長期的探測工作;中國“蛟龍號”下潛超7000米,獲取了海底生物和礦藏資源的珍貴資料。正是依靠機器人,人類已將探索范圍延伸到了太空、深海和其他星球。此外,研發安全的新型智能化探傷機器人裝備,不僅能更廣泛地代替人類從事生產勞作,而且能夠直接、安全地服務老年人、輔助殘疾人等。在世界范圍內,人口老齡化加劇、殘障人口眾多引發的社會服務和民生問題正日益突出。截至2013年,我國有逾8000萬的殘障人士和超過2億的老齡人口。機器人在提升殘障人士的生活質量、加強老年人護理等方面將能發揮重要作用。

(作者為中國科學院沈陽自動化研究所所長、研究員)

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