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智能制造與機器人技術發(fā)展新趨勢
智能制造作為新一代信息通信技術（ICT）與制造技術融合發(fā)展的產物，代表著先進制造技術發(fā)展的主要方向，而機器人是實現智能制造的一類重要而特殊的載體。智能制造與機器人技術不僅會促進制造業(yè)發(fā)展，也將促進探傷機制造新業(yè)態(tài)的誕生。
智能制造驅動新一輪探傷機產業(yè)變革并重構國際競爭格局。智能制造的核心思想是以信息通信技術、自動化技術與制造技術交叉融合為基礎，實現跨企業(yè)產品價值網絡的橫向集成，貫穿企業(yè)設備層、控制層、管理層的縱向集成以及從產品設計開發(fā)、生產計劃到售后服務全生命周期的工程數字化集成。智能制造能極大提升產品的創(chuàng)新能力，增強企業(yè)快速響應市場的能力，提高生產制造過程的自動化、智能化、柔性化和綠色化水平，提升產品的質量和品牌，促進制造業(yè)向產業(yè)價值鏈高端邁進。本輪智能制造發(fā)展的主要技術特點是：信息化與工業(yè)化深度融合。通過大數據、云計算和物聯網等泛在信息技術的應用，實現制造全過程深度信息化，打造新一代的信息物理融合系統(tǒng)（CPS），實現智能制造的戰(zhàn)略目標。以德國工業(yè)4.0和美國先進制造業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略為典型代表，主要發(fā)達國家正著力推動信息化與工業(yè)化深度融合，加快智能制造發(fā)展。這些國家的根本出發(fā)點在于打造信息化背景下國家制造業(yè)領先優(yōu)勢，搶占新一輪國際競爭制高點。我國制造業(yè)經過20多年的快速增長，迫切需要實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略，實現轉型升級。今年5月，國務院正式發(fā)布了《中國制造2025》。作為我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領，《中國制造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。
機器人必將是未來智能制造的重要使能裝備。機器人是高端智能裝備的代表，是國家的戰(zhàn)略支撐技術，對現代探傷機制造業(yè)、民生服務業(yè)、國防安全和社會發(fā)展至關重要，被稱為新技術革命的核心、“制造業(yè)皇冠上的明珠”。機器人誕生于20世紀60年代，其構造宗旨是：在人類不可達或不適合于人類生產生活的環(huán)境中，輔助甚至代替人類高效率、高精度、高可靠地完成各項工作。傳統(tǒng)的工業(yè)機器人以及以空間、深海探測為代表的專業(yè)服務機器人，很好地貫徹了上述宗旨。比如，工業(yè)機器人在汽車生產線上的大規(guī)模應用，極大提升了生產效率，降低了生產成本。但進入21世紀以來，環(huán)境污染、資源短缺等關乎人類可持續(xù)發(fā)展的重大問題，正在迫使人們反思并逐步改變過去粗放型生產消費模式，綠色制造、柔性制造、個性化制造等新的制造模式正成為制造業(yè)的發(fā)展方向。在剛性生產線上高速、高精度完成重復性使命的傳統(tǒng)工業(yè)機器人已難以滿足這些新制造模式對自動化、智能化裝備的需求。同時，由于機器人在制造系統(tǒng)中處于信息空間與制造過程交互的樞紐位置，智能制造對其自組織、自適應生產需求等方面提出了新期望新需求。但現有機器人系統(tǒng)一直未能脫離自動化機器范疇，要滿足智能制造需求還面臨巨大技術挑戰(zhàn)。正是在這種大背景下，研制下一代工業(yè)機器人成為傳統(tǒng)制造業(yè)強國保持其地位的迫切需求。在新一代信息通信技術、人工智能技術帶動下，新一代機器人將突破感知、智能等核心技術瓶頸，具備強大的人機交互能力，形成與人、機器、環(huán)境間的多重協調能力，向上作為信息空間的有力延伸，向下覆蓋更多制造功能，沿著人機協調與共融的方向發(fā)展。
機器人在探索空天海洋未知世界、改善人類生活質量等方面將發(fā)揮不可替代的作用。機器人代替人類登上了月球、火星，下潛到深達萬米的海底，為人類探索空天海洋未知世界發(fā)揮了不可替代的作用。蘇聯“Moonwalker”、中國“玉兔號”月球車實現了月球的無人化巡視探測，美國“勇氣號”“機遇號”火星車在火星惡劣表面環(huán)境完成了長期的探測工作；中國“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。正是依靠機器人，人類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器人裝備，不僅能更廣泛地代替人類從事生產勞作，而且能夠直接、安全地服務老年人、輔助殘疾人等。在世界范圍內，人口老齡化加劇、殘障人口眾多引發(fā)的社會服務和民生問題正日益突出。截至2013年，我國有逾8000萬的殘障人士和超過2億的老齡人口。機器人在提升殘障人士的生活質量、加強老年人護理等方面將能發(fā)揮重要作用。
（作者為中國科學院沈陽自動化研究所所長、研究員）