“多節(jié)點(diǎn)控制”：機(jī)器人智能化突破口

日前,國(guó)務(wù)院召開(kāi)常務(wù)會(huì)議部署加快推進(jìn)實(shí)施“中國(guó)制造2025”,實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí),中國(guó)版“工業(yè)4.0”正在漸行漸近。發(fā)達(dá)國(guó)家在實(shí)現(xiàn)制造業(yè)升級(jí)的過(guò)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(lái)的。從“中國(guó)制造”走向“中國(guó)智造”也不應(yīng)當(dāng)例外,即中國(guó)制造裝備業(yè)將經(jīng)歷一個(gè)智能化的過(guò)程。在“機(jī)器人與智能系統(tǒng)院士論壇”上,各方專家對(duì)此進(jìn)行了充分論述,探討我國(guó)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(kāi)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(guó)制造2025”被視為“用三個(gè)10年完成中國(guó)從制造業(yè)大國(guó)向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變”的第一個(gè)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(guó)多個(gè)地方都在積極謀劃智能制造業(yè)的發(fā)展。而根據(jù)國(guó)際經(jīng)驗(yàn),機(jī)器人的智能化將是智能制造的產(chǎn)業(yè)核心。對(duì)此,中國(guó)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(dòng)中并組成人機(jī)協(xié)調(diào)合作系統(tǒng)。機(jī)器人不再是簡(jiǎn)單代替人工作業(yè),實(shí)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(shí)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(chǎng)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(gè)系統(tǒng)綜合協(xié)作。要提高競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)機(jī)。”熊有倫進(jìn)一步表示。

90%的企業(yè)智能化程度未成熟

近幾年中國(guó)市場(chǎng)的需求尚未達(dá)到非常高精端的地步,簡(jiǎn)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(shí)間。如何實(shí)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(wèn)題。中國(guó)制造業(yè)與發(fā)達(dá)國(guó)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(kāi)始致力智能制造的發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō),中國(guó)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(guó)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(huì)社名古屋制作所市場(chǎng)&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(lái)的發(fā)展方向,近幾年中國(guó)市場(chǎng)的需求尚未達(dá)到非常高精端的地步,簡(jiǎn)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(shí)間?？梢灶A(yù)見(jiàn)若干年后的中國(guó)也必然有同樣的需求。對(duì)于機(jī)器人廠商來(lái)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(chǎng)和技術(shù)方向,又要兼顧市場(chǎng)的實(shí)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(lái)說(shuō),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(shí)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(jí)總監(jiān)吳群認(rèn)為:“從工業(yè)控制的角度來(lái)說(shuō),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?lái)在工廠結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作的自動(dòng)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(dòng)的生產(chǎn)環(huán)境,對(duì)智能程度并無(wú)過(guò)高要求。隨著自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展對(duì)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。“我們覺(jué)得互聯(lián)互通變成了一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié),當(dāng)然還有采樣。Atmel在產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(gè)過(guò)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(gè)模塊集成到一顆芯片里,這個(gè)芯片將非常適合未來(lái)工業(yè)4.0時(shí)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(jué)”(傳感)和“知道與理解”(信息融合與利用)。高通公司中國(guó)研究中心主任侯紀(jì)磊認(rèn)為,機(jī)器人需要一個(gè)更加強(qiáng)大的對(duì)環(huán)境的感知能力。我們?cè)陂_(kāi)發(fā)Snapdragon這個(gè)系統(tǒng)芯片的過(guò)程中,除了導(dǎo)航、定位和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、環(huán)境之外,對(duì)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(gè)挑戰(zhàn),Sensor assisted可以幫助人們糾正誤差,使得未來(lái)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(tái)。如果說(shuō)單個(gè)機(jī)器人的智能化還只是使個(gè)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(gè)體智能,而且反映了集體智能,是對(duì)人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)的想象和創(chuàng)新探索。