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我国机器人产品的出货量是逐年增长的,此外,我国也有非常丰富的应用场景,许多国产化替代产品以及一些特殊场景的机器人应用都有实践机会,而且整个智能机器人市场增长的空间也较大。
机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志之一。
当前,机器人产业蓬勃发展,以“智能机器人”为代表的智能化工具,正逐渐融入社会生活的方方面面。它们在极大地改变着人类生产和生活方式的同时,也带来了机器换人、信息安全的隐忧,对此,该如何解决?
近日,荣格智能制造会客室栏目特邀上海机器人产业技术研究院副院长,智能创新技术中心主任周梅杰,共同探讨智能机器人相关话题,以期能够碰撞出更多的思维火花,从而更了解我们所处的行业。
以下为采访原文:
Part 1
从单一工具到智能伙伴
何谓机器人? 一般来说它是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,还可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作,例如教育业、生产业、建筑业,或危险的工作等。
中国传动网将机器人行业的发展历程分为四个主要阶段:
第一阶段,机械时代。机器人主要是由机械部件组成的,如齿轮、杠杆和滑轨等。这些机器人的功能相对简单,主要用于重复性、单一性的任务,如装配线上的工作。
第二阶段,电子时代。机器人开始采用电子元件,如传感器、电机和控制器,使其能够感知和响应外部环境。这使得机器人在工作中更加灵活和多功能,能够执行更复杂的任务,如焊接、喷涂和搬运等。
第三阶段,智能时代。智能时代的机器人不仅具备了高度的自主性和智能性,还能够学习和适应新的环境和任务。这得益于先进的算法和人工智能技术的发展,使得机器人能够模仿人类的思维和决策过程,具备自主学习、自主规划和自主决策的能力。
第四阶段,人工智能。机器人不仅能够完成复杂的物理工作,还能够理解自然语言、进行语音识别和人脸识别等高级认知任务。他们甚至可以与人类进行深入的交流和互动,如机器人助手、自动驾驶汽车和智能家居设备等。
我国涉足机器人领域的研究和应用起步较晚。20世纪80年代,哈尔滨工业大学研制了我国第一台弧焊机器人、第一台点焊机器人,以及第一条全自动称重、包装、码垛生产线。1986年,我国开展“七五”机器人攻关计划。1993年,北京自动化研究所研制出喷涂机器人。2000年,国防科技大学成功研制出我国第一个仿人形机器人——“先行者”,其身高140cm,重20kg,不仅可以在平地上稳步向前,还可以自如地转弯、上坡。
如今,广泛使用上如工业机器人、服务机器人,细分领域如医疗机器人、航空航天机器人等,中国在机器人领域的研究和应用已经越来越深。四十多年的时间里,机器人理论研究和技术在我国得以迅速发展。
在周梅杰看来,中国机器人产业的发展2015年之前主要是以工业机器人为主;2015-2022年,服务机器人逐渐迎头赶上(例如送餐机器人、扫地机、协作机器人等);2022年至今,则是人形机器人获得较高关注。
“未来,机器人可能越来越智能化,人形或类人形或仿人形的机器人可能是其最终形态。”周梅杰进一步解释道,“因为整个社会环境都是为人设计的,包括我们身边的建筑,所有使用的工具等。所以如果能做出和人一样的机器人,其实它可以替代我们去做很多事情,以及和人协作一起工作。”
Part 2
我国机器人发展现状
“机器人产业原本是一个小领域,但随着政府及资本的重视,其发展范围和规模越来越大。”周博士表示。
我国机器人产业发展至今,整体水平逐年提升,形成了以北京、深圳、上海、广州、东莞、佛山、杭州、苏州、天津、青岛等为代表的产业集群,协作机器人、物流机器人、特种机器人等产品的性能优势也不断增强,涌现了大量创新型企业。
但与此同时,我国机器人产业技术与德国、美国、日本和瑞士等全球范围内工程强国相比,还存在较大差距。从技术上,机器人运动的精度以及运行的可靠性不足,包括核心零部件的研发困境,电机驱动器的稳定性等;从整体服务上,国际上先进企业不仅仅提供机器人,还能提供很多成熟的工艺包,包含整个工序运作完整的解决方案。对于厂商和中间集成商而言,他们往往更愿意使用这一类的产品。
“当前,国内以新松、埃夫特、埃斯顿、广州数控等为代表的机器人企业正从特定方向,例如焊接、折弯等,在细分领域找到自己的定位,从而扩大产销量。”周梅杰表示,我国机器人产品的出货量是逐年增长的,此外,我国也有非常丰富的应用场景,许多国产化替代产品以及一些特殊场景的机器人应用都有实践机会,而且整个智能机器人市场增长的空间也较大。
在采访中,周梅杰也介绍了上海机器人产业技术研究院对智能机器人的评级标准:
第1层级
机器人整体评价,其中分为5个等级,描述如下表1。
表 1:智能化评价等级(图片来源:上海机器人产业技术研究院)
第2层级
机器人智能化水平评价,从机器人智能化的感知、认知决策、执行各要素出发,结合不同场景下的智能化水平的要求,形成智能化各要素在对应场景下的能力要求。当测评机器人各能力要素均超过对应场景的能力要求时,即认为该测评机器人符合该场景的智能化要求。
图 1:机器人智能化水平评价(图片来源:上海机器人产业技术研究院)
第3层级
将感知、认知决策、执行进一步按照子要素进行评价。
图 2:子要素评级(图片来源:上海机器人产业技术研究院)
第4层级
作为基础层,对感知中的视觉、触觉、听觉,执行能力中的移动、交互、操作,决策能力中的轨迹规划、路径自适应、轨迹自适应、路径轨迹以及其他子要素中的分项目进行测试和评价。
Part 3
人形机器人的未来
目前,智能化转型正成为制造行业发展的大方向之一,用机器人替代人工进行单一、重复类,以及危险类工作已大量应用于多个行业,机器人的应用还有很大空间可以发掘。
以汽车制造为例,在周博士看来,当前机器人的水平,已经足以应付汽车制造过程中70%的工作,例如喷涂、焊接、打螺钉等;20%的工作可以由人和机器人一起去做,例如协作机器人或柔性机器人产线。这个环节要求的精确度更高,也是行业目前很多从业者正致力于解决的部分,例如通过智能算法去进行柔性装配,最终也能做到机器人替代的转化;未来,剩下百分之几的工作,则可以由人形或仿人形机器人去完成。新的技术正在出现,例如电子皮肤,可以模拟人的触觉,甚至是高精度的力控。此外,还有深度视觉、人工智能、5G等其它技术的发展,都在丰富着人形机器人发展的过程。
机器人应用无疑拥有巨大的前景,但与此同时一些随之而来的隐患也不可忽视。例如操作精度、信息泄露等。针对于以上问题,周梅杰认为,可以从国家第三方检测机构,对企业出产的机器人产品进行检测,例如产品的功能安全、信息安全、可靠性等。这样做一方面是可以筛选出更合格的产品,另一方面也可以增强用户信心,从而更好地推动我国机器人产业向更大更强发展。
图3:智能机器人检测认证(图片来源:上海机器人产业技术研究院)
“智能机器人行业目前还有许多方面需要发展和落实,但是在未来肯定是一个大产业,尤其是以人工智能为代表的技术对机器人的赋能,而在将来还会出现很多这样的新技术,产生新的机遇。”周梅杰最后如此总结道。