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智能制造與機(jī)器人技術(shù)發(fā)展新趨勢(shì)
智能制造作為新一代信息通信技術(shù)（ICT）與制造技術(shù)融合發(fā)展的產(chǎn)物，代表著先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的主要方向，而機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)智能制造的一類(lèi)重要而特殊的載體。智能制造與機(jī)器人技術(shù)不僅會(huì)促進(jìn)制造業(yè)發(fā)展，也將促進(jìn)探傷機(jī)制造新業(yè)態(tài)的誕生。
智能制造驅(qū)動(dòng)新一輪探傷機(jī)產(chǎn)業(yè)變革并重構(gòu)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局。智能制造的核心思想是以信息通信技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)與制造技術(shù)交叉融合為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)跨企業(yè)產(chǎn)品價(jià)值網(wǎng)絡(luò)的橫向集成，貫穿企業(yè)設(shè)備層、控制層、管理層的縱向集成以及從產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃到售后服務(wù)全生命周期的工程數(shù)字化集成。智能制造能極大提升產(chǎn)品的創(chuàng)新能力，增強(qiáng)企業(yè)快速響應(yīng)市場(chǎng)的能力，提高生產(chǎn)制造過(guò)程的自動(dòng)化、智能化、柔性化和綠色化水平，提升產(chǎn)品的質(zhì)量和品牌，促進(jìn)制造業(yè)向產(chǎn)業(yè)價(jià)值鏈高端邁進(jìn)。本輪智能制造發(fā)展的主要技術(shù)特點(diǎn)是：信息化與工業(yè)化深度融合。通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等泛在信息技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)制造全過(guò)程深度信息化，打造新一代的信息物理融合系統(tǒng)（CPS），實(shí)現(xiàn)智能制造的戰(zhàn)略目標(biāo)。以德國(guó)工業(yè)4.0和美國(guó)先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為典型代表，主要發(fā)達(dá)國(guó)家正著力推動(dòng)信息化與工業(yè)化深度融合，加快智能制造發(fā)展。這些國(guó)家的根本出發(fā)點(diǎn)在于打造信息化背景下國(guó)家制造業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，搶占新一輪國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)。我國(guó)制造業(yè)經(jīng)過(guò)20多年的快速增長(zhǎng)，迫切需要實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。今年5月，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布了《中國(guó)制造2025》。作為我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，《中國(guó)制造2025》提出把智能制造作為信息化與工業(yè)化深度融合的主攻方向。
機(jī)器人必將是未來(lái)智能制造的重要使能裝備。機(jī)器人是高端智能裝備的代表，是國(guó)家的戰(zhàn)略支撐技術(shù)，對(duì)現(xiàn)代探傷機(jī)制造業(yè)、民生服務(wù)業(yè)、國(guó)防安全和社會(huì)發(fā)展至關(guān)重要，被稱(chēng)為新技術(shù)革命的核心、“制造業(yè)皇冠上的明珠”。機(jī)器人誕生于20世紀(jì)60年代，其構(gòu)造宗旨是：在人類(lèi)不可達(dá)或不適合于人類(lèi)生產(chǎn)生活的環(huán)境中，輔助甚至代替人類(lèi)高效率、高精度、高可靠地完成各項(xiàng)工作。傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人以及以空間、深海探測(cè)為代表的專(zhuān)業(yè)服務(wù)機(jī)器人，很好地貫徹了上述宗旨。比如，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的大規(guī)模應(yīng)用，極大提升了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。但進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，環(huán)境污染、資源短缺等關(guān)乎人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的重大問(wèn)題，正在迫使人們反思并逐步改變過(guò)去粗放型生產(chǎn)消費(fèi)模式，綠色制造、柔性制造、個(gè)性化制造等新的制造模式正成為制造業(yè)的發(fā)展方向。在剛性生產(chǎn)線(xiàn)上高速、高精度完成重復(fù)性使命的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人已難以滿(mǎn)足這些新制造模式對(duì)自動(dòng)化、智能化裝備的需求。同時(shí)，由于機(jī)器人在制造系統(tǒng)中處于信息空間與制造過(guò)程交互的樞紐位置，智能制造對(duì)其自組織、自適應(yīng)生產(chǎn)需求等方面提出了新期望新需求。但現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)一直未能脫離自動(dòng)化機(jī)器范疇，要滿(mǎn)足智能制造需求還面臨巨大技術(shù)挑戰(zhàn)。正是在這種大背景下，研制下一代工業(yè)機(jī)器人成為傳統(tǒng)制造業(yè)強(qiáng)國(guó)保持其地位的迫切需求。在新一代信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)帶動(dòng)下，新一代機(jī)器人將突破感知、智能等核心技術(shù)瓶頸，具備強(qiáng)大的人機(jī)交互能力，形成與人、機(jī)器、環(huán)境間的多重協(xié)調(diào)能力，向上作為信息空間的有力延伸，向下覆蓋更多制造功能，沿著人機(jī)協(xié)調(diào)與共融的方向發(fā)展。
機(jī)器人在探索空天海洋未知世界、改善人類(lèi)生活質(zhì)量等方面將發(fā)揮不可替代的作用。機(jī)器人代替人類(lèi)登上了月球、火星，下潛到深達(dá)萬(wàn)米的海底，為人類(lèi)探索空天海洋未知世界發(fā)揮了不可替代的作用。蘇聯(lián)“Moonwalker”、中國(guó)“玉兔號(hào)”月球車(chē)實(shí)現(xiàn)了月球的無(wú)人化巡視探測(cè)，美國(guó)“勇氣號(hào)”“機(jī)遇號(hào)”火星車(chē)在火星惡劣表面環(huán)境完成了長(zhǎng)期的探測(cè)工作；中國(guó)“蛟龍?zhí)枴毕聺摮?SPAN lang=EN-US>7000米，獲取了海底生物和礦藏資源的珍貴資料。正是依靠機(jī)器人，人類(lèi)已將探索范圍延伸到了太空、深海和其他星球。此外，研發(fā)安全的新型智能化探傷機(jī)器人裝備，不僅能更廣泛地代替人類(lèi)從事生產(chǎn)勞作，而且能夠直接、安全地服務(wù)老年人、輔助殘疾人等。在世界范圍內(nèi)，人口老齡化加劇、殘障人口眾多引發(fā)的社會(huì)服務(wù)和民生問(wèn)題正日益突出。截至2013年，我國(guó)有逾8000萬(wàn)的殘障人士和超過(guò)2億的老齡人口。機(jī)器人在提升殘障人士的生活質(zhì)量、加強(qiáng)老年人護(hù)理等方面將能發(fā)揮重要作用。
（作者為中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所所長(zhǎng)、研究員）