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中國大市場下一代機器人技術(shù)發(fā)展風(fēng)口在何方

發(fā)布時間:2018-12-21人氣:277

近日,江蘇省工信廳發(fā)布《江蘇省機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展三年行動計劃(2018-2020年)》,旨在加快培育高端裝備產(chǎn)業(yè)集群,目標(biāo)三年內(nèi),全省機器人產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達1000億元,年均增長35%以上。“最江蘇”公眾號近期推出“聚焦機器人產(chǎn)業(yè)”專輯系列文章,立足江蘇放眼世界,全方位多角度透視機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀與未來。

機器人是“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”,其研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。

作為世界第一大工業(yè)機器人消費市場,以及第一大服務(wù)機器人潛在市場,我國機器人技術(shù)創(chuàng)新呈現(xiàn)哪些趨勢、特點?下一代機器人技術(shù)發(fā)展風(fēng)口在何方?本文以企業(yè)所展示的新成果、專家學(xué)者們發(fā)表的新觀點為切入,從不同側(cè)面勾畫出中國機器人技術(shù)發(fā)展的未來。

機器人應(yīng)用場景不斷豐富

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與人們所理解的模糊的“機器人”概念不同,行業(yè)內(nèi)一般將機器人分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人、特種機器人三類。其中,工業(yè)機器人主要從事焊接、搬運、碼垛、包裝等,服務(wù)機器人則在教育、醫(yī)療、物流等領(lǐng)域提供服務(wù),特種機器人的優(yōu)勢是能在應(yīng)急救援等高危環(huán)境下工作。


近日,由河北工業(yè)大學(xué)張明路教授帶領(lǐng)的“極限環(huán)境服役機器人關(guān)鍵技術(shù)團隊”,展示了其最新研究成果——一個機器人牢牢吸附在石化儲罐的弧形曲面外壁上,前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn),動作十分靈活。隨后,機器人高舉機械臂,噴射出高壓水流,把儲罐上一塊銹蝕的壁面清理得干干凈凈。


隨著我國大型船舶不斷增多、石化儲罐的大量建設(shè),船舶、儲罐的除銹、噴漆、檢測等維護施工作業(yè),對人身安全、低成本高效率的要求日趨嚴(yán)苛。以往,國內(nèi)在該領(lǐng)域內(nèi)的立面維護作業(yè)均是采用人工搭建腳手架的方式進行,不僅效率低、成本高,且對人體健康損害極大。


“經(jīng)過近兩年的技術(shù)攻關(guān),我們針對遠(yuǎn)洋船舶、化工儲罐、風(fēng)電塔筒等大型曲面外壁的防腐檢測作業(yè)需求,通過搭載不同類型機械臂或作業(yè)模塊,已成功研發(fā)出系列除銹機器人、噴漆機器人及相關(guān)配套裝備,實現(xiàn)了對各類工作表面的自動化除銹、檢測、噴漆等作業(yè),不僅填補了國內(nèi)防腐作業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用機器人的空白,技術(shù)也已達到國際先進水平?!睆埫髀氛f。


比如除銹機器人,使用大功率高壓水噴頭,可大面積快速清除儲罐銹蝕的表面,每小時清除30至35平方米,是人工工作效率的8倍到10倍;相比人工作業(yè)每小時噴涂面積僅400平方米,噴漆機器人每小時噴涂面積可達1000平方米,且定位精準(zhǔn)、漆膜厚度均勻、噴涂質(zhì)量高;而檢測機器人就像“質(zhì)檢員”,可攜帶漆膜厚度與鋼板厚度檢測儀器,檢測儲罐鋼板厚度,保障施工質(zhì)量。


此外,防腐作業(yè)機器人還具有磁力調(diào)節(jié)、變曲率壁面自適應(yīng)、安全防爆和先進控制等核心技術(shù)。有了這些特種機器人,工作人員只需在電腦屏幕前遠(yuǎn)程操作即可掌控現(xiàn)場情況,安全、環(huán)保又高效。


近年來,我國特種機器人發(fā)展快速,前不久,中國電子學(xué)會就發(fā)布《2018中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》稱,當(dāng)前特種機器人已經(jīng)能夠完成定位、導(dǎo)航、避障、跟蹤、場景感知識別、行為預(yù)測等任務(wù)。


但讓老百姓感受更深的,則是身邊各類服務(wù)機器人的“忙碌身影”。掃地機器人、早教機器人、跳舞機器人、康復(fù)機器人……雖然“長相”各異,但借助語音理解、視覺識別等人工智能技術(shù)的嵌入,它們正變得越來越“聰明”,應(yīng)用場景也越來越多元,已經(jīng)成為現(xiàn)代人居家生活的“好玩伴”“好幫手”。


工業(yè)機器人仍是市場的“主角”。據(jù)《2018中國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》提供的數(shù)據(jù)顯示,2018年全球機器人市場規(guī)模將達298.2億美元,其中,工業(yè)機器人占比將近六成。專家表示,汽車制造、金屬制品加工和電子是工業(yè)機器人傳統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,近年來隨著工業(yè)機器人技術(shù)和工藝日趨成熟,其應(yīng)用正逐漸向家具家電、五金衛(wèi)浴、食品飲料等領(lǐng)域延伸。


機器人“智商”不斷提高

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“機器人技術(shù)涉及工程材料、機械控制、傳感器、自動化、計算機、生命科學(xué)等各個方面。當(dāng)前,機器人基礎(chǔ)與前沿技術(shù)正在迅猛發(fā)展,相關(guān)學(xué)科在相互交流中加速融合?!惫枮I工業(yè)大學(xué)機器人研究所所長趙杰說。


領(lǐng)域內(nèi)眾多專家認(rèn)為,未來關(guān)于機器人技術(shù)的創(chuàng)新趨勢,將主要圍繞人機協(xié)作、人工智能和仿生結(jié)構(gòu)三個方面展開。


新松機器人自動化股份有限公司是國內(nèi)機器人產(chǎn)業(yè)的著名公司,前不久,它推出的7自由度協(xié)作機器人受到關(guān)注。它具備更小、更輕、更靈活的構(gòu)造,同時兼有牽引示教、視覺引導(dǎo)、碰撞檢測等功能,讓機器人在布局緊湊、精度要求高的生產(chǎn)線中工作成為可能。


在趙杰看來,機器人的應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸由搬運、焊接、裝配等操作型任務(wù)向加工型任務(wù)拓展,因此,人機協(xié)作正在成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向之一。他認(rèn)為,人機協(xié)作可以將人的認(rèn)知能力與機器人的效率結(jié)合在一起,從而使人能夠更安全、簡便地使用機器人。


眼下,人類已不再滿足于機器人“呆頭呆腦”地“服從命令聽指揮”,其提供的服務(wù)能否讓人“舒服”“滿意”,正在成為新的考量標(biāo)準(zhǔn)。


北京理工大學(xué)智能機器人研究所副所長段星光介紹該校醫(yī)療機器人的最新研究進展時說:“手術(shù)機器人可分為基于路徑規(guī)劃的主動型手術(shù)機器人、基于主從模式的被動型手術(shù)機器人,以及基于人機協(xié)同的半主動型手術(shù)機器人三個方向。”段星光說,“提高機器人精度將是手術(shù)機器人發(fā)展的重中之重。”


河北工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院教授郭士杰長期從事高科技養(yǎng)老助殘、無束縛健康狀態(tài)監(jiān)測方面研究,在柔性皮膚觸覺傳感器、護理機器人、預(yù)防摔倒的柔性助力裝置、無束縛睡眠呼吸監(jiān)測系統(tǒng)等方面,已有多項研究在實驗室做出成品。


“我們做出了應(yīng)用柔性皮膚觸覺傳感器的RIBA系列護理機器人,它可以把人從椅子上抱到沙發(fā)、馬桶上,而且跟人接觸時,柔軟的皮膚讓人感覺很舒服。預(yù)防摔倒的柔性助力裝置是一種外骨骼機器人,外形像個褲子,老人穿上它,抬腿走路時會獲得助力,還能防止摔倒。智能護理床,不僅能測出使用者的心跳、呼吸等健康狀況指標(biāo),還能夠調(diào)整人的睡姿,避免人打呼嚕、生褥瘡?!惫拷苷f。


專家認(rèn)為,機器人發(fā)展必將經(jīng)歷一個“智能+”的迭代過程,隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)與機器人的深度融合,機器人的“智商”會越來越高,將真正實現(xiàn)由“機器”向“機器人”的重大轉(zhuǎn)變。


發(fā)力核心零部件技術(shù)

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偌大的空間里,上百臺“機械手臂”來回擺動,錯落有致地快速工作著。這樣的場景,在我國東部沿海的眾多制造業(yè)集聚區(qū)隨處可見。


有數(shù)據(jù)顯示,我國機器人市場已進入高速增長期,其中,工業(yè)機器人市場連續(xù)6年成為全球第一大應(yīng)用市場,約占全球市場的1/3。而隨著我國人口結(jié)構(gòu)調(diào)整以及勞動力成本上升,我國對工業(yè)機器人的需求還將保持較高增長,未來有望占到全球機器人市場的一半份額。


專家表示,機器人產(chǎn)業(yè)的上游是核心零部件、中游是機器人本體、下游是系統(tǒng)集成商,而國內(nèi)企業(yè)則多數(shù)集中在下游環(huán)節(jié)。


“目前,我國的工業(yè)機器人三大核心零部件控制器、伺服電機、減速機是制約機器人產(chǎn)業(yè)的主要瓶頸?!壁w杰說。


專家介紹,控制器就像機器人的大腦,可以發(fā)布和傳遞動作指令,主要包括硬件和軟件兩部分:硬件就是工業(yè)控制板卡,包括一些主控單元、信號處理部分等電路,國產(chǎn)品牌已經(jīng)掌握;軟件則主要是控制算法、二次開發(fā)等,國產(chǎn)品牌在穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、易用性等方面還有差距。


伺服電機在機器人中用作執(zhí)行單元,是影響機器人工作性能的主要因素。伺服電機主要分為步進、交流和直流,機器人行業(yè)應(yīng)用最多的是交流伺服,約占65%伺服電機與控制器關(guān)聯(lián)緊密。這一領(lǐng)域競爭非常激烈,國產(chǎn)伺服系統(tǒng)自主配套能力正不斷提升,但仍面臨巨大挑戰(zhàn)。


對此,專家建議,對機器人產(chǎn)業(yè)的支持,不應(yīng)只關(guān)注機器人整機產(chǎn)品,還要加大對機器人核心零部件以及制造加工設(shè)備的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化支持力度。


“發(fā)展機器人產(chǎn)業(yè)不可貪大求全,一些地方政府或園區(qū)要注重引導(dǎo),結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)特色和市場需求,有針對性地布局機器人產(chǎn)業(yè),實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場需求的良性互動,而不是看什么熱就做什么?!壁w杰說。


隨著我國機器人研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展逐漸趨于理性,在此情況下,機器人產(chǎn)業(yè)市場將面臨一個優(yōu)勝劣汰的過程,一批擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、有實力的科技企業(yè)優(yōu)勢將更加明顯。通過進一步加強系統(tǒng)化的頂層設(shè)計,我國機器人生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈條將日益完備。


來源:中國經(jīng)濟信息社江蘇中心


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