《電子技術(shù)應(yīng)用》
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機器人的過去及未來 從工業(yè)自動化到知識自動化

2015-11-25

  近年來,,機器人技術(shù)的研究與應(yīng)用在全球范圍內(nèi)得到了各發(fā)達國家的空前重視,,從美國的“國家機器人計劃”、歐盟的“SPARC機器人研發(fā)計劃”,,到日本的“機器人新戰(zhàn)略”等,,充分表明機器人技術(shù)對發(fā)展國家實力和保障國家安全的重要性。長期以來,,中國相關(guān)部門對機器人技術(shù)的研發(fā)也給予了很大的支持,,尤其是自2014年起,在各級政府的推動下,,我國機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展呈爆發(fā)式增長,,一場中國式的機器人“大躍進”勢不可擋。

  據(jù)報道,,2014年中國工業(yè)機器人市場銷量達5.7萬臺,,與2013年的3.6萬臺同比增長55%,,約占全球市場總銷量的1/4。中國已經(jīng)連續(xù)兩年成為全球第一大工業(yè)機器人市場,,但其中2013年國內(nèi)企業(yè)僅占中國市場銷量的15%左右,。另據(jù)國際機器人聯(lián)合會(IFR)統(tǒng)計,2005—2014年間,,中國工業(yè)機器人市場銷售量的年均復(fù)合增長率為32.9%,,而2004—2013年間為29.8%。預(yù)計到2017年,,工業(yè),、服務(wù)和特種機器人的全球市場規(guī)模將達到750億美元,并帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)上千億美元的增長,。該統(tǒng)計同時還指出,,2013年,中國每萬名制造業(yè)從業(yè)人員機器人保有量僅為25臺,,而世界平均水平為58臺,,其中韓國396臺、日本332臺,、德國273臺,。對于機器人應(yīng)用最多的汽車行業(yè),先進汽車生產(chǎn)國的工業(yè)機器人使用密度均己達到1000臺/萬人,,而中國僅為213臺/萬人,。

  因此,在目前的形勢下,,如何進一步健康有效地發(fā)展機器人技術(shù),,是一個必須關(guān)注的重要問題。人才培養(yǎng),、深入應(yīng)用,、讓機器人在產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級中切實發(fā)揮作用,是大家公認的正確途徑,。同時,,本文認為,除物理形態(tài)的機器人之外,,應(yīng)更加注重軟件形態(tài)的機器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,,吸取計算機技術(shù)發(fā)展過程中“重硬件、輕軟件”所造成的信息技術(shù)與產(chǎn)業(yè)長期整體落后的慘痛教訓(xùn),,避免重蹈覆轍,。工業(yè)時代的核心技術(shù)是工業(yè)自動化,物理機器人正起著越來越重要的作用;但智能時代的核心技術(shù)將是知識自動化,,因此必須從一開始就加快、加強以軟件形態(tài)為主的知識機器人的研發(fā)與應(yīng)用,,以軟件機器人的發(fā)展促進物理機器人的升級,,盡快形成軟件和物理形態(tài)平行互動的新型機器人系統(tǒng),并以此為突破口,,引發(fā)下一代智能機器人的迅速發(fā)展,。

  1 物理機器人:功能智能化與深度化

  第一臺可編程工業(yè)機器人Unimate源自George Devol 1954年的專利Unimation,即通用自動化(universal automation)之意,,由JosephEngelberger主持試制生產(chǎn),,1961年完成并用于通用汽車公司(General Motors,GM)的壓鑄生產(chǎn)線,。1978年,,他們又推出用于組裝生產(chǎn)的PUMA(Programmable Universal Machine for Assembly)機器人,這才真正啟動了工業(yè)機器人的時代,。隨即,,以GeorgeN.Saridis為首的自動化與智能控制學(xué)者進入機器人領(lǐng)域,于1984年創(chuàng)立“IEEE機器人與自動化委員會”,,3年后轉(zhuǎn)為“IEEE機器人與自動化學(xué)會(RAS)”,,今天已成為全世界機器人領(lǐng)域最大最具權(quán)威的學(xué)術(shù)研發(fā)與應(yīng)用專業(yè)人士的組織[6]。

  從發(fā)展歷程來看,,機器人技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用在20世紀80年代后期至90年代中期達到了一個歷史性的高潮(圖1為本文作者當(dāng)時在美國亞歷桑那大學(xué)機器人與自動化實驗室進行實驗,,領(lǐng)導(dǎo)團隊于1992實現(xiàn)了通過互聯(lián)網(wǎng)從法國和日本遠程控制實驗室的工業(yè)機器人),逐漸從工業(yè)制造向國防,、救援,、醫(yī)健、娛樂,、家庭,、教育、生物等方向擴展,,形成了工業(yè)機器人,、服務(wù)機器人和軍事特種機器人等分支。但核心技術(shù)基本相同,,而且都是以機電一體化的物理形態(tài)機器人為主,,機器人軟件開發(fā)、機機通訊,、人機交互等重要但非主流方向為輔,。20世紀90年代后期,由于科技發(fā)展的熱點轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,機器人相關(guān)工作受到一定沖擊,,一度進展緩慢,,人才流失嚴重。進入21世紀后,,隨著機器人和無人機在美軍反恐戰(zhàn)爭中的有效部署,、特種手術(shù)機器人的成功應(yīng)用、無人車的重大突破,,特別是智能技術(shù)的迅猛興起與融合貫通,,物理機器人的研發(fā)與應(yīng)用也進入了一個新的歷史階段和高潮。


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