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以“共創(chuàng)共享共贏，開啟智能時(shí)代”為主題的2016世界機(jī)器人大會(huì)于10月20日拉開帷幕，近150家中外知名企業(yè)及先進(jìn)產(chǎn)品將參加展示。

與枯燥的理論知識(shí)相比，直觀地展示激起了每位參觀者對于智能機(jī)器人的興趣。在大會(huì)上，除了備受關(guān)注的生活類機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人也是不少業(yè)內(nèi)人士感興趣的話題，因?yàn)楣I(yè)領(lǐng)域依然是主要使用智能機(jī)器人的領(lǐng)域。

俄羅斯機(jī)器人協(xié)會(huì)主席Vitaly Nedelskiy在世界機(jī)器人大會(huì)的高端論壇上給出了一組數(shù)據(jù)：“在全世界工業(yè)機(jī)器人中，95000個(gè)機(jī)器人用在了汽車行業(yè)，53000個(gè)機(jī)器人用在了電子電氣行業(yè)，這也是推動(dòng)機(jī)器人發(fā)展的主要行業(yè)。2015年，機(jī)器人在金屬和機(jī)械的發(fā)展增速是30%，汽車行業(yè)增速則為20%，塑料和橡膠也在20%左右。”

這樣的增速是工業(yè)對于機(jī)器人需求的渴望，同時(shí)也給工業(yè)領(lǐng)域機(jī)器人提出了更好的要求——智能化。

“高智商”的流水線機(jī)器人

一直以來，人們對工業(yè)領(lǐng)域使用的機(jī)器人的認(rèn)知都停留在進(jìn)行簡單重復(fù)工作的機(jī)器手臂上。實(shí)際上，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器手臂源自上世紀(jì)30年代的設(shè)計(jì)構(gòu)想，它通過一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)5個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)。之后，工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了可編程，再進(jìn)化為擁有可進(jìn)行位和軌跡控制的功能。

進(jìn)入上世紀(jì)80年代后，隨著傳感技術(shù)，包括視覺傳感器、非視覺傳感器以及信息處理技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了第二代機(jī)器人——有感覺的機(jī)器人。也就是說，流水線上的多關(guān)節(jié)機(jī)器人不僅采用VAL專用語言，可配視覺、觸覺、力覺傳感器，還能獲取作業(yè)環(huán)境和作業(yè)對象的部分相關(guān)信息，進(jìn)行一定的實(shí)時(shí)處理，引導(dǎo)機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)。

去年4月，美國Rethink Robotics公司推出了新一代Sawyer工業(yè)機(jī)器人。它能夠獨(dú)立完成許多工作，其中包括一些普通機(jī)器人無法處理的高精度工業(yè)任務(wù)，比如諸如測試電路板等這些精細(xì)工作。

而這樣的功能得益于其體內(nèi)集成的多種程序。比如，Sawyer的每個(gè)關(guān)節(jié)內(nèi)都嵌有高分辨率的力度感應(yīng)器，支持其順從動(dòng)作控制，即使拿取對象的位置多變，Sawyer也可以通過“感知”找到對應(yīng)的位置。而且，它內(nèi)置了攝像頭的嵌入式視覺系統(tǒng)，以及獨(dú)特的機(jī)器人定位系統(tǒng)，當(dāng)工作時(shí)，顯示屏幕上都會(huì)顯示出一個(gè)類似于人類的“雙眼”，并會(huì)像人類一樣始終盯著自己需要拿起物品的方向看。這讓Sawyer比傳統(tǒng)機(jī)器人便捷得多。

Sawyer的誕生，將人們從日復(fù)一日的重復(fù)性工作中解脫出來，更重要的是，機(jī)器人幾乎不需要休息，且不知疲倦。

應(yīng)用前景廣闊

伴隨著工業(yè)機(jī)器人的日漸興起，“機(jī)器換人”將成為趨勢。汽車、電子、食品、化工、塑膠橡膠、金屬制品六大制造行業(yè)，被認(rèn)為是當(dāng)前應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的主要領(lǐng)域，機(jī)構(gòu)預(yù)測未來會(huì)有100萬～200萬臺(tái)的年需求量，占中國工業(yè)機(jī)器人市場需求的七成左右。

富士康公司甚至在此前曾宣布，將在三年內(nèi)購置百萬臺(tái)機(jī)器人，預(yù)計(jì)到2016年將在山西晉城建成世界最大智能化機(jī)器人生產(chǎn)基地。

“在加拿大醫(yī)療中心、核電站、煤礦救援等方面都需要智能機(jī)器人的加入。”加拿大約克大學(xué)Lassonde工程學(xué)院教授張丹也認(rèn)為。

在這一背景下，我國也提出了“中國制造2025”的概念。中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的理事長曲道奎在對這一概念進(jìn)行解析時(shí)提到，“中國制造2025”推出了五大重點(diǎn)工程，包括制造業(yè)創(chuàng)新建設(shè)的工程、智能制造的工程、綠色制造工程和高端裝備創(chuàng)新工程。在這個(gè)基礎(chǔ)上還有十大重點(diǎn)領(lǐng)域，其中第二大領(lǐng)域就是機(jī)器人和高端數(shù)控機(jī)床。

“高智商”需要不斷進(jìn)化

雖然工業(yè)機(jī)器人在不斷升級(jí)，但是不論從成本還是技術(shù)上，目前大部分工業(yè)機(jī)器人依然無法適應(yīng)正在邁進(jìn)的“工業(yè)4.0”時(shí)代。

對此，香港大學(xué)機(jī)器人和自動(dòng)化講席教授席寧解釋道，所謂機(jī)器人智能化就是要讓它“更容易應(yīng)用”，要想實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就要提升編程的速度。一直以來，汽車行業(yè)是使用機(jī)器人的“大戶”，因?yàn)橐话阃瞥鲆惠v汽車進(jìn)入市場會(huì)銷售3~5年的時(shí)間，也就是說機(jī)器人每3~5年編程一次即可。但是現(xiàn)在的電子制造領(lǐng)域其更新?lián)Q代的速度極快，“比如手機(jī)可能六個(gè)月就需要更新，那么對于流水線上使用的機(jī)器人來說也程序需要更新。更新速度變快意味著需要編程的過程更簡單”。

香港科技大學(xué)機(jī)械航空航天工程學(xué)教授王煜曾提及，現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域機(jī)器人發(fā)展的最大瓶頸不是工業(yè)機(jī)器人本體的問題，而是能否適應(yīng)更精細(xì)的工作。比如手機(jī)等電子產(chǎn)品，分裝裝配過程中離不開人工，“因?yàn)槿擞泻莒`巧的手，也有很敏銳的眼睛，手眼的配合做得非常好”。

但是“手眼協(xié)調(diào)”這一看似簡單的要求，對于機(jī)器人來講卻并不容易實(shí)現(xiàn)。因?yàn)槿粝雽?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)就需要多種程序的相得益彰地集成。而集成在廣州數(shù)控設(shè)備有限公司副總工程師李伯基看來，目前工業(yè)機(jī)器人要將各種各樣的功能集成在一個(gè)總控制系統(tǒng)中，并且完成各行各業(yè)的工業(yè)要求的目標(biāo)，還需要很長的路要走。

張丹表示，目前加拿大工業(yè)用機(jī)器人集中在裝配線和焊接等方面，但是在某些特別的情景下依然還離不開人工。比如曲面的表面拋光工作。“基本來說，如果是圓形的零件可以讓機(jī)器人完成，但是曲面的拋光工作還是要人工進(jìn)行，但是這樣的工作會(huì)導(dǎo)致工人發(fā)生皮膚癌的幾率增加。”

而談到中國機(jī)器人的未來發(fā)展，華中科技大學(xué)機(jī)械科學(xué)與工程學(xué)院院長丁漢則認(rèn)為，基礎(chǔ)理論研究須進(jìn)一步深入。他還希望能夠通過多學(xué)科圍繞著共融機(jī)器人開展一些研究。（中國科學(xué)報(bào) 記者袁一雪）

摘自《中國科學(xué)報(bào)》