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| 拉動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展 超限機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用日漸成熟 |
| 來(lái)源：中國(guó)工業(yè)報(bào) 時(shí)間：2015/12/11 10:12:22 瀏覽：765次 |
作為一種前沿技術(shù)研究領(lǐng)域，納米機(jī)器人正在從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，對(duì)此美國(guó)密歇根州立大學(xué)電氣及計(jì)算機(jī)工程系教授、中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所席寧指出，以納米機(jī)器人為代表的超限機(jī)器人技術(shù)，有望拉動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并將會(huì)成為一個(gè)極為重要的應(yīng)用領(lǐng)域。
機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域飛速擴(kuò)展
席寧指出，當(dāng)機(jī)器人最開(kāi)始出現(xiàn)的時(shí)候，機(jī)器人和人在同樣的環(huán)境里進(jìn)行工作，發(fā)展機(jī)器人主要的目的是代替人。由于信息技術(shù)的發(fā)展，從機(jī)器人簡(jiǎn)單的代替人，現(xiàn)在發(fā)展到可以擴(kuò)展人的能力，機(jī)器人除了能夠干一些人能干不想干的工作以外，還能干一些人干不了工作。比如機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)后，人可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)處的機(jī)器人，就可以做一些人夠不著、摸不著的事情，所以信息技術(shù)給機(jī)器人提供了新的動(dòng)力，同時(shí)也提供了新的應(yīng)用。
另一方面，納米和微納米技術(shù)的發(fā)展也給機(jī)器人提供了新的應(yīng)用領(lǐng)域。比如在微納米領(lǐng)域，最具有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題就是環(huán)境非常小，人類要操作的位置也非常小，現(xiàn)在機(jī)器人把原來(lái)看不見(jiàn)、摸不著的東西變得能看到、能摸著，擴(kuò)展了人在微小環(huán)境里的加工能力。而生物技術(shù)的發(fā)展也給機(jī)器人提供了很多新的應(yīng)用領(lǐng)域，但是生物領(lǐng)域跟傳統(tǒng)的制造業(yè)不太一樣，因?yàn)榧?xì)胞生活在特定的生理?xiàng)l件下，要把機(jī)器人技術(shù)推廣到這個(gè)領(lǐng)域，不僅是操作的物質(zhì)很小，環(huán)境也很特別。
所以從這幾個(gè)方面講，機(jī)器人能夠擴(kuò)展人的能力，能夠克服距離給人帶來(lái)的困難，也能克服尺度給人帶來(lái)的困難，還能夠克服環(huán)境給人帶來(lái)的困難，比如生理環(huán)境。綜合起來(lái)，機(jī)器人除了簡(jiǎn)單的代替人以外，還能拓展人的能力，這就是超限機(jī)器人，可以超越人的限度，克服距離、尺度和環(huán)境給人類帶來(lái)的困難。
信息技術(shù)帶來(lái)的新角色
機(jī)器人最重要的應(yīng)用就是自動(dòng)化，機(jī)器人是自動(dòng)化的工具。但是要達(dá)到自動(dòng)化的目的，首先要有機(jī)器人，同時(shí)還要有傳感器，這兩個(gè)東西結(jié)合起來(lái)才能產(chǎn)生自動(dòng)化。因?yàn)橥ㄟ^(guò)傳感器可以把物理世界的信息變成數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析可以作決策，反過(guò)來(lái)作用到物理世界上，這就是自動(dòng)化的過(guò)程。
現(xiàn)在機(jī)器人和傳感器變成了一個(gè)從信息世界、數(shù)據(jù)和物理世界中間的交互工具，所以機(jī)器人從簡(jiǎn)單的代替人的工具變成了一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，這個(gè)就是信息技術(shù)發(fā)展帶給機(jī)器人的新角色。
通過(guò)機(jī)器人聯(lián)網(wǎng)，可以形成所謂的物聯(lián)網(wǎng)，機(jī)器人通過(guò)傳感器可以監(jiān)測(cè)環(huán)境，同時(shí)還可以通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人可以遠(yuǎn)程使用加工設(shè)備進(jìn)行加工。這樣可以把原來(lái)距離給人類帶來(lái)的困難通過(guò)機(jī)器人技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)克服了。同時(shí)還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一些醫(yī)療的診斷和治療，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)讓機(jī)器人做一些安全和國(guó)防方面的工作。
在開(kāi)發(fā)技術(shù)方面，現(xiàn)在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人的結(jié)合，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程的感知和操作，這樣網(wǎng)絡(luò)不僅能夠傳播信息、數(shù)據(jù)、聲音等多媒體信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)還可以傳播動(dòng)作、感覺(jué)，把這些動(dòng)作、感覺(jué)和傳統(tǒng)的聲音、圖像結(jié)合起來(lái)，就要叫超媒體。
縮小了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和用戶的距離
席寧指出，在制造方面，現(xiàn)在很多工廠都是由于勞動(dòng)力價(jià)格的原因設(shè)置在別的國(guó)家。比如美國(guó)汽車(chē)的座椅是在美國(guó)設(shè)計(jì)的，但是生產(chǎn)可能在墨西哥生產(chǎn)，所以要對(duì)座椅的質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。通常可以用人直接觸摸就可以感知軟硬程度并進(jìn)行打分，判斷椅子是否達(dá)到要求。但在遠(yuǎn)程的情況下，則可以通過(guò)機(jī)器人技術(shù)，機(jī)器人帶有傳感器，通過(guò)觸摸把感覺(jué)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳過(guò)去，設(shè)計(jì)人員在遠(yuǎn)程再通過(guò)觸摸裝置，便可以達(dá)到直接觸摸椅子的感覺(jué)完全一樣的感覺(jué)，這樣能夠進(jìn)行質(zhì)量控制以及幫助他們進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)機(jī)器人和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就把生產(chǎn)和設(shè)計(jì)中間的距離縮短了。
同時(shí)，人們還可以用這種技術(shù)進(jìn)行客戶定制，比如去買(mǎi)車(chē)，每個(gè)椅子都是一樣，但是如果有這個(gè)機(jī)器人技術(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)模型把感覺(jué)再現(xiàn)出來(lái)，買(mǎi)車(chē)的時(shí)候可以一直摸，直到選出合適的，然后根據(jù)數(shù)據(jù)造出一個(gè)椅子，滿足你的需求。正是基于此，機(jī)器人技術(shù)把設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和用戶之間的距離縮小了。
當(dāng)前，微納米技術(shù)給機(jī)器人的發(fā)展有什么推動(dòng)和新的應(yīng)用？席寧指出，微納米技術(shù)的發(fā)展重要的方面是出現(xiàn)了很多新的材料，如納米碳管、石墨烯，把這些材料變成有用的裝置，比如傳感器、電子元器件，其中很重要的過(guò)程就是制造過(guò)程。
制造業(yè)應(yīng)用機(jī)器人最成功
席寧表示，機(jī)器人技術(shù)最成功的應(yīng)用領(lǐng)域是制造業(yè)，特別是汽車(chē)制造業(yè)。大概有90%的工業(yè)機(jī)器人都用于汽車(chē)制造的過(guò)程。但生物醫(yī)藥領(lǐng)域的產(chǎn)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽車(chē)行業(yè)，但是在新藥開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，很多過(guò)程都是人工的，且開(kāi)發(fā)成本是非常高。如何把這個(gè)過(guò)程變成自動(dòng)化是一個(gè)非常重要的工作，是今天醫(yī)藥行業(yè)面臨的一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在開(kāi)發(fā)一個(gè)新藥要10~15年的時(shí)間，要花10億~15億美元。像輝瑞制藥這樣的公司每年只能開(kāi)發(fā)出1~2個(gè)新藥，花費(fèi)的錢(qián)很多。人類卻不斷出現(xiàn)新的疾病，病越來(lái)越多，研發(fā)藥物的費(fèi)用越來(lái)越高，出現(xiàn)的新藥越來(lái)越少，是人類面臨的很大挑戰(zhàn)，解決這個(gè)問(wèn)題重要的途徑就是把新藥開(kāi)發(fā)的過(guò)程自動(dòng)化，如果能夠自動(dòng)化，帶來(lái)的效益是非常高的。所以如何把機(jī)器人技術(shù)用于新藥開(kāi)發(fā)過(guò)程值得研究。
整個(gè)汽車(chē)行業(yè)的產(chǎn)值是8650億美元，人們估算機(jī)器人和自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生了6560億美元的產(chǎn)值，如果不用機(jī)器人、自動(dòng)化，現(xiàn)在的產(chǎn)值也就2000多億美元，自動(dòng)化和機(jī)器人帶來(lái)了6000多億美元的產(chǎn)值。如果用同樣的模式把這個(gè)轉(zhuǎn)移到制藥工業(yè)，比汽車(chē)產(chǎn)值大，能夠達(dá)到9800億美元，而且自動(dòng)化程度非常低，潛在的產(chǎn)值有6800多億美元的空間。如果能夠成功的把機(jī)器人和自動(dòng)化用于新藥開(kāi)發(fā)，產(chǎn)生像今天汽車(chē)工業(yè)這么大的應(yīng)用，能夠創(chuàng)造五六千億美元的產(chǎn)值，這是潛在非常大。但問(wèn)題和挑戰(zhàn)也是很大，困難也是很多的。
在這方面，席寧和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開(kāi)發(fā)一套自動(dòng)化的系統(tǒng)，就像今天生產(chǎn)的自動(dòng)化一樣，不是裝配零件而是開(kāi)發(fā)新藥，以提高新藥開(kāi)發(fā)的效率。
總之，機(jī)器人技術(shù)除了代替人以外，更重要還能拓展人的功能，能夠做一些人做不到的事情，通過(guò)跟信息技術(shù)結(jié)合可以在遠(yuǎn)處進(jìn)行感知和控制。通過(guò)納米機(jī)器人可以在微小的環(huán)境中進(jìn)行感知和控制，能夠克服由于距離、尺度、環(huán)境給人帶來(lái)的困難，然后進(jìn)行操作和控制。
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機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃擬年內(nèi)出臺(tái)
上有政策支持，下有市場(chǎng)人氣，中有致力于創(chuàng)新求新的企業(yè)，機(jī)器人正成為中國(guó)新型工業(yè)化革命的先鋒。
日前，國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司副司長(zhǎng)盧衛(wèi)生在世界機(jī)器人大會(huì)上透露，多個(gè)部門(mén)正在研究制定機(jī)器人產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件認(rèn)證制度。目前在我國(guó)機(jī)器人檢測(cè)和評(píng)定方面尚無(wú)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)部門(mén)計(jì)劃年內(nèi)出臺(tái)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，無(wú)疑會(huì)給機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)建良好的外部發(fā)展環(huán)境。
據(jù)了解，有關(guān)部門(mén)還考慮用產(chǎn)業(yè)基金方式支持機(jī)器人行業(yè)發(fā)展，以及從擴(kuò)大市場(chǎng)消費(fèi)、加大金融支持等多方面給予機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)質(zhì)性支持。
對(duì)此，博覽財(cái)經(jīng)研究員吳峰表示，隨著中國(guó)勞動(dòng)力成本的提高，未來(lái)無(wú)論是技術(shù)要求還是產(chǎn)業(yè)升級(jí)，工業(yè)制造業(yè)對(duì)于機(jī)器人的需求都會(huì)爆發(fā)式增長(zhǎng)，加之國(guó)家政策大力支持，未來(lái)智能裝備替換勞動(dòng)力的熱潮將席卷全國(guó)，推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
11月中旬的北京，剛剛迎來(lái)一場(chǎng)大雪，格外寒冷。令人吃驚的是，在早晨8點(diǎn)多趕到會(huì)場(chǎng)時(shí)，自發(fā)前來(lái)觀看“世界機(jī)器人博覽會(huì)”的觀眾已經(jīng)排起了長(zhǎng)隊(duì)。
這種人氣“爆棚”的景象，人們還是在十年前樓市最為火爆的時(shí)候看到的。
三十多年前，鄧小平的一句“計(jì)算機(jī)普及要從娃娃抓起”，讓中國(guó)抓住了時(shí)代的脈搏。中國(guó)在工業(yè)化和信息化進(jìn)程中，不但沒(méi)再被發(fā)達(dá)國(guó)家甩下，甚至于在某些細(xì)化市場(chǎng)之中，還跑在了全世界的前頭。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展和洗禮，中國(guó)大眾對(duì)“創(chuàng)新”的熱情和追捧，已經(jīng)深入血液，這恰恰是機(jī)器人產(chǎn)業(yè)最為肥沃的土壤，也是眾多企業(yè)投身機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的原動(dòng)力。
同時(shí)，從目前在機(jī)器人領(lǐng)域起步更早的一些國(guó)家的實(shí)際情況來(lái)看，無(wú)論是工業(yè)機(jī)器人，還是普通大眾消費(fèi)類機(jī)器人，其增長(zhǎng)勢(shì)頭也相當(dāng)火爆。
“2014年在中國(guó)市場(chǎng)共銷(xiāo)售工業(yè)機(jī)器人57002臺(tái)，銷(xiāo)售量占全球總銷(xiāo)量的四分之一，連續(xù)兩年成為全球新一大工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。”國(guó)家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員會(huì)李春江說(shuō)，其中國(guó)外企業(yè)工業(yè)機(jī)器人銷(xiāo)售量超過(guò)40000臺(tái)，占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)總銷(xiāo)售量的71%，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人銷(xiāo)售量占比為29%。
對(duì)于機(jī)器人，中國(guó)巨大的市場(chǎng)令人垂涎三尺。但從銷(xiāo)售數(shù)據(jù)來(lái)看，中國(guó)在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力還并不強(qiáng)。據(jù)了解，在某些領(lǐng)域，日本等國(guó)家的機(jī)器人研究和技術(shù)水平已先人一步，中國(guó)企業(yè)還需奮起直追。
正因?yàn)榇耍袊?guó)政府層面也正給予機(jī)器人產(chǎn)業(yè)更多扶持。
據(jù)國(guó)家發(fā)改委產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)司副司長(zhǎng)盧衛(wèi)生透露，多個(gè)部門(mén)正在研究制定機(jī)器人產(chǎn)品和關(guān)鍵零部件認(rèn)證制度。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委二部主任戴紅也向媒體透露，有關(guān)部門(mén)計(jì)劃年內(nèi)出臺(tái)機(jī)器人標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃，以解決目前在我國(guó)機(jī)器人檢測(cè)和評(píng)定方面尚無(wú)相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，這無(wú)疑會(huì)給機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展構(gòu)建良好的外部發(fā)展環(huán)境。
另外，有關(guān)部門(mén)還考慮用產(chǎn)業(yè)基金方式支持機(jī)器人行業(yè)發(fā)展，以及從擴(kuò)大市場(chǎng)消費(fèi)、加大金融支持等多方面給予機(jī)器人產(chǎn)業(yè)實(shí)質(zhì)性支持。
但是，中國(guó)企業(yè)的最大短板在于缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃的出臺(tái)，有望讓市場(chǎng)“去粗取精”，為機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)I造更優(yōu)質(zhì)的環(huán)境。
落地到投資機(jī)會(huì)上，國(guó)信證券研報(bào)認(rèn)為，隨著機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成型不斷發(fā)展，需求潛能日趨爆發(fā)顯現(xiàn)，加之國(guó)家政策方面的大力支持，未來(lái)智能裝備替換勞動(dòng)力投入的“機(jī)器換人”熱潮有望席卷全國(guó)，推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國(guó)機(jī)器人下游行業(yè)中，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)、家電行業(yè)發(fā)展快，服務(wù)機(jī)器人在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用值得期待。產(chǎn)業(yè)鏈包括，關(guān)鍵零部件、機(jī)器人本體和系統(tǒng)集成。
（于祥明 李雁爭(zhēng)）
●相關(guān)報(bào)道②
未來(lái)十年下一代機(jī)器人將會(huì)帶來(lái)更大的影響 結(jié)合研究成果，意大利圣安娜大學(xué)生物機(jī)器人研究所主任PaoloDario表示，下一代的機(jī)器人將會(huì)產(chǎn)生非常大的影響，這個(gè)影響甚至可以和互聯(lián)網(wǎng)媲美，甚至超越互聯(lián)網(wǎng)。
PaoloDario指出，對(duì)于機(jī)器人來(lái)講，科學(xué)和工程應(yīng)用在了生物機(jī)器人以及仿生機(jī)器人方面。回顧機(jī)器人的發(fā)展歷史，在上世紀(jì)在70年代仿生學(xué)逐漸消失，但是由于機(jī)器人的出現(xiàn)，特別是一些仿生機(jī)器人在電影當(dāng)中出現(xiàn)，人們開(kāi)始更多的考慮與機(jī)器人之間的通信能力，并且也看到了在仿生學(xué)方面栩栩如生的機(jī)器人，這是未來(lái)的趨勢(shì)。
科學(xué)和工程學(xué)必須要更多地融合在一起，它們代表機(jī)器人發(fā)展的未來(lái)。機(jī)器人實(shí)際上越來(lái)越多的成為科學(xué)的一部分，現(xiàn)在有非常多的機(jī)器人成果都是發(fā)表在科技領(lǐng)域的雜志上。另一方面，也有越來(lái)越多的工程學(xué)的成果是和機(jī)器人結(jié)合在一起的，科學(xué)和工程對(duì)于機(jī)器人的未來(lái)來(lái)說(shuō)起著決定性的作用。而生物機(jī)器人實(shí)際上是生物系統(tǒng)，包括空氣、陽(yáng)光、大海等等。有一些機(jī)器人的設(shè)計(jì)并不是針對(duì)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的，而是針對(duì)研究和實(shí)驗(yàn)，他們是科學(xué)的工具。此外，人們還可以設(shè)計(jì)出人造的器官、感官、肢體等等，這些也可以作為生物機(jī)器人。
科學(xué)上的一些發(fā)現(xiàn)最終可以真正促進(jìn)人們進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，比如數(shù)字蜂窩的系統(tǒng)，就是科學(xué)和工程方面非常好的結(jié)合。一般來(lái)講，很多新規(guī)則發(fā)現(xiàn)的方式，最開(kāi)始是有一些現(xiàn)象，接下來(lái)才進(jìn)行一些假說(shuō)，建模，然后進(jìn)行試驗(yàn)，最后是對(duì)我們的發(fā)現(xiàn)和假說(shuō)進(jìn)行檢驗(yàn)。其中，機(jī)器人是作為一個(gè)科學(xué)的工具去應(yīng)用的。
PaoloDario希望能夠更好地理解最重要的一些工程化的解決方案，特別是通過(guò)仿生學(xué)和動(dòng)物機(jī)器人，這是一個(gè)夢(mèng)想。
形態(tài)學(xué)的仿生是總體上追求的目標(biāo)，至少是一個(gè)非常重要的發(fā)展方向。其中包括了五個(gè)最主要的驅(qū)動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)人們對(duì)于機(jī)器人方面的宏大挑戰(zhàn)。一是強(qiáng)調(diào)了傳感器的重要性，需要低能耗并且非常可靠的傳感器。二是改變身體。包括“機(jī)器人材料”的概念等等。三是與網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，這也是一項(xiàng)革新，不僅僅是在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，同時(shí)在網(wǎng)絡(luò)之外，甚至是機(jī)器人網(wǎng)絡(luò)之外。四是資金方面，目前歐盟投入了35億歐元，也是最大的在機(jī)器人研發(fā)方面的投資，中國(guó)對(duì)機(jī)器人研發(fā)進(jìn)行了投入。在美國(guó)、日本、韓國(guó)，很多方面都在進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)，甚至一些私人公司像谷歌也進(jìn)行了大量的機(jī)器人研發(fā)的投資。五是人工智能、深入學(xué)習(xí)方面的發(fā)展。豐田最近有人工智能方面的研究，把它安裝在汽車(chē)當(dāng)中。
PaoloDario表示，這是一個(gè)新興的、跨學(xué)科的技術(shù)研究行業(yè)，是在人類科學(xué)和技術(shù)方面會(huì)產(chǎn)生重大影響的行業(yè)。機(jī)器人給人們帶來(lái)了新的服務(wù)、新的行業(yè)，并且機(jī)器人作為顛覆性的技術(shù)，不光是技術(shù)方面的發(fā)展，同時(shí)也能夠帶來(lái)科學(xué)和技術(shù)進(jìn)一步融合。 （楊明）
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