“多節(jié)點(diǎn)控制”：機(jī)器人智能化突破口

日前,國務(wù)院召開常務(wù)會議部署加快推進(jìn)實施“中國制造2025”,實現(xiàn)制造業(yè)升級,中國版“工業(yè)4.0”正在漸行漸近。發(fā)達(dá)國家在實現(xiàn)制造業(yè)升級的過程中是以機(jī)器人為核心的智能裝備為抓手而發(fā)展起來的。從“中國制造”走向“中國智造”也不應(yīng)當(dāng)例外,即中國制造裝備業(yè)將經(jīng)歷一個智能化的過程。在“機(jī)器人與智能系統(tǒng)院士論壇”上,各方專家對此進(jìn)行了充分論述,探討我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)和智能制造業(yè)的創(chuàng)新契機(jī)和發(fā)展道路。

智能制造突破從機(jī)器人開始

智能制造一般涵蓋智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)、智能制造服務(wù)等,其中智能制造裝備是智能制造發(fā)展的核心突破點(diǎn)。

“中國制造2025”被視為“用三個10年完成中國從制造業(yè)大國向制造業(yè)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變”的第一個10年路線圖,使得智能制造裝備成為當(dāng)前最受關(guān)注的行業(yè)之一,全國多個地方都在積極謀劃智能制造業(yè)的發(fā)展。而根據(jù)國際經(jīng)驗,機(jī)器人的智能化將是智能制造的產(chǎn)業(yè)核心。對此,中國科學(xué)院院士熊有倫認(rèn)為,智能制造一般涵蓋智能制造裝備、智能制造系統(tǒng)、智能制造服務(wù)等,其中智能制造裝備是智能制造發(fā)展的核心突破點(diǎn)。

智能制造是將人類智慧物化在制造活動中并組成人機(jī)協(xié)調(diào)合作系統(tǒng)。機(jī)器人不再是簡單代替人工作業(yè),實際上是改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式,幫助各行業(yè)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量,實現(xiàn)節(jié)能增效的現(xiàn)代化生產(chǎn)及管理。

“智能制造系統(tǒng)的發(fā)展涉及市場與環(huán)境、制造需求、多品種多批量、高質(zhì)量低成本等要求,這是一個系統(tǒng)綜合協(xié)作。要提高競爭力,提高工作效率,縮短生產(chǎn)周期,提高柔性,機(jī)器人和智能系統(tǒng)將成為持續(xù)發(fā)展的發(fā)動機(jī)?！毙苡袀愡M(jìn)一步表示。

90%的企業(yè)智能化程度未成熟

近幾年中國市場的需求尚未達(dá)到非常高精端的地步,簡單生產(chǎn)線上機(jī)器人替代人工作業(yè)有所普及,復(fù)雜應(yīng)用仍需時間。如何實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的智能化是當(dāng)前需要解決的重點(diǎn)問題。中國制造業(yè)與發(fā)達(dá)國家相比還有差距,特別是在智能化方面。相比在上世紀(jì)70年代就已經(jīng)開始致力智能制造的發(fā)達(dá)國家來說,中國的智能制造業(yè)晚了許多。有業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,目前中國企業(yè)的智能化水平參差不齊,僅有10%左右的大企業(yè)智能制造水平較高,尚有90%的企業(yè)智能化程度未成熟。

三菱電機(jī)株式會社名古屋制作所市場&產(chǎn)品企劃部機(jī)器人課申德山表示,高精度高速度的智能化機(jī)器人肯定是未來的發(fā)展方向,近幾年中國市場的需求尚未達(dá)到非常高精端的地步,簡單生產(chǎn)線上機(jī)器人替代人工作業(yè)有所普及,但是復(fù)雜應(yīng)用的取代仍需時間?？梢灶A(yù)見若干年后的中國也必然有同樣的需求。對于機(jī)器人廠商來講,既要前瞻發(fā)展進(jìn)行新功能新產(chǎn)品的研發(fā),引導(dǎo)市場和技術(shù)方向,又要兼顧市場的實際需求狀況。

與周邊傳感、控制、通信系統(tǒng)作好結(jié)合

從工業(yè)控制的角度來說,多節(jié)點(diǎn)控制以及不同節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)作是當(dāng)前的關(guān)鍵之一。

就目前而言,機(jī)器人智能化的關(guān)鍵是如何與通信系統(tǒng)以及周邊傳感器、控制器結(jié)合,實現(xiàn)有效應(yīng)用。這是大多數(shù)企業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。Atmel高級總監(jiān)吳群認(rèn)為:“從工業(yè)控制的角度來說,多節(jié)點(diǎn)控制以及不同節(jié)點(diǎn)的通信協(xié)作是當(dāng)前的關(guān)鍵之一?！痹瓉碓诠S結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作的自動機(jī)器或工業(yè)機(jī)器人,適合于大規(guī)模、較少柔性和變動的生產(chǎn)環(huán)境,對智能程度并無過高要求。隨著自動化應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展對智能機(jī)器人及系統(tǒng)提出了新的需求,要滿足不同的非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的不同需求,必須具有綜合集成和自主的能力,特別是向著多機(jī)器人協(xié)作發(fā)展。這就需要良好的通信協(xié)作能力?！拔覀冇X得互聯(lián)互通變成了一個非常重要的環(huán)節(jié),當(dāng)然還有采樣。Atmel在產(chǎn)品設(shè)計和規(guī)劃里把互聯(lián)互通、Sanser、安全、安防系統(tǒng)作為重點(diǎn)進(jìn)行考量。這個過程里可以看到MCU技術(shù),加上互聯(lián)互通技術(shù)、傳感器等的巨大作用。如果我們把這幾個模塊集成到一顆芯片里,這個芯片將非常適合未來工業(yè)4.0時代的需求?！眳侨褐赋?。

此外,感知也是機(jī)器人智能化的基礎(chǔ),包括“感覺”(傳感)和“知道與理解”(信息融合與利用)。高通公司中國研究中心主任侯紀(jì)磊認(rèn)為,機(jī)器人需要一個更加強(qiáng)大的對環(huán)境的感知能力。我們在開發(fā)Snapdragon這個系統(tǒng)芯片的過程中,除了導(dǎo)航、定位和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、環(huán)境之外,對于各種各樣的OEM有非常寬泛的支持,比如Sensor assisted。在復(fù)雜的環(huán)境下進(jìn)行定位是一個挑戰(zhàn),Sensor assisted可以幫助人們糾正誤差,使得未來機(jī)器人在復(fù)雜環(huán)境下工作獲得良好支持。

在機(jī)器人向智能化的發(fā)展中,多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)是一類具有覆蓋性的技術(shù)集成平臺。如果說單個機(jī)器人的智能化還只是使個體的人變得更聰明,那么多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)則不但要有一批聰明的人,還要求他們能有效地合作。所以它不僅反映了個體智能,而且反映了集體智能,是對人類社會生產(chǎn)活動的想象和創(chuàng)新探索。