機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮,又可以運行預(yù)先編排的程序,也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動。它是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學(xué)的產(chǎn)物。
在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領(lǐng)域中均有重要用途。國際上對機器人的概念已經(jīng)逐漸趨近一致。一般來說,人們都可以接受這種說法,即機器人是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。聯(lián)合國標(biāo)準(zhǔn)化組織采納了美國機器人協(xié)會給機器人下的定義:“一種可編程和多功能的操作機;或是為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可用電腦改變和可編程動作的專門系統(tǒng)。”它能為人類帶來許多方便之處!
2020年3月30日,中國科學(xué)院沈陽自動化研究所舉行了沈陽高新區(qū)2020年重點項目集中開工儀式。一期項目建筑面積約10萬平方米,包括先進制導(dǎo)與水下機器人技術(shù)裝備研發(fā)保障平臺、智能裝備技術(shù)創(chuàng)新大廈、國家機器人檢測與評定中心等。二期項目建設(shè)已經(jīng)啟動,計劃本年度新開工建筑面積約4萬平方米,包括極端精密智能制造研發(fā)與測試平臺、科教融合設(shè)施等。
項目建成后,將面向國民經(jīng)濟、國家安全和產(chǎn)業(yè)升級的重大需求,以發(fā)展機器人技術(shù)、支撐國家戰(zhàn)略任務(wù)和提升制造業(yè)水平為目標(biāo),開展新一代機器人與智能制造系統(tǒng)的研究與開發(fā),對推動新技術(shù)體系的建立,促進中國機器人產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步具有重要的意義。
精密制造業(yè)
主要有精密和超精密加工技術(shù)和制造自動化兩大領(lǐng)域,前者追求加工上的精度和表面質(zhì)量極限,后者包括了產(chǎn)品設(shè)計、制造和管理的自動化,它不僅是快速響應(yīng)市場需求、提高生產(chǎn)率、改善勞動條件的重要手段,而且是保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效舉措,兩者有密切關(guān)系,許多精密和超精密加工要依靠自動化技術(shù)得以達(dá)到預(yù)期指標(biāo),而不少制造自動化有賴于精密加工才能準(zhǔn)確可靠地實現(xiàn)。兩者具有全局的、決定性的作用,是先進制造技術(shù)的支柱。
智能制造
是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統(tǒng),它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構(gòu)思和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。智能化是制造自動化的發(fā)展方向。在制造過程的各個環(huán)節(jié)幾乎都廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)。專家系統(tǒng)技術(shù)可以用于工程設(shè)計,工藝過程設(shè)計,生產(chǎn)調(diào)度,故障診斷等。也可以將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制技術(shù)等先進的計算機智能方法應(yīng)用于產(chǎn)品配方,生產(chǎn)調(diào)度等,實現(xiàn)制造過程智能化。而人工智能技術(shù)尤其適合于解決特別復(fù)雜和不確定的問題。
人機一體化
IMS不單純是“人工智能”系統(tǒng),而是人機一體化智能系統(tǒng),是一種混合智能。基于人工智能的智能機器只能進行機械式的推理、預(yù)測、判斷,它只能具有邏輯思維(專家系統(tǒng)),較多做到形象思維(神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),完全做不到靈感(頓悟)思維,只有人類專家才真正同時具備以上三種思維能力。因此,想以人工智能全面取代制造過程中人類專家的智能,獨立承擔(dān)起分析、判斷、決策等任務(wù)是不現(xiàn)實的。人機一體化一方面突出人在制造系統(tǒng)中的核心地位,同時在智能 機器的配合下,更好地發(fā)揮出人的潛能,使人機之間表現(xiàn)出一種平等共事、相互“理解”、相互協(xié)作的關(guān)系,使二者在不同的層次上各顯其能,相輔相成。
擬現(xiàn)實技術(shù)
這是實現(xiàn)虛擬制造的支持技術(shù),也是實現(xiàn)高水平人機一體化的關(guān)鍵技術(shù)之一。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality)是以計算機為基礎(chǔ),融合信號處理、動畫技術(shù)、智能推理、預(yù)測、仿真和多媒體技術(shù)為一體;借助各種音像和傳感裝置,虛擬展示現(xiàn)實生活中的各種過程、物件等,因而也能擬實制造過程和未來的產(chǎn)品,從感官和視覺上使人獲得完全如同真實的感受。但其特點是可以按照人們的意愿任意變化,這種人機結(jié)合的新一代智能界面,是智能制造的一個顯著特征。
智能技術(shù)
1、新型傳感技術(shù)——高傳感靈敏度、精度、可靠性和環(huán)境適應(yīng)性的傳感技術(shù),采用新原理、新材料、新工藝的傳感技術(shù)(如量子測量、納米聚合物傳感、光纖傳感等),微弱傳感信號提取與處理技術(shù)。
2、模塊化、嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)——不同結(jié)構(gòu)的模塊化硬件設(shè)計技術(shù),微內(nèi)核操作系統(tǒng)和開放式系統(tǒng)軟件技術(shù)、組態(tài)語言和人機界面技術(shù),以及實現(xiàn)統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)一編程環(huán)境的工程軟件平臺技術(shù)。
3、先進控制與優(yōu)化技術(shù)——工業(yè)過程多層次性能評估技術(shù)、基于大量數(shù)據(jù)的建模技術(shù)、大規(guī)模高性能多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù),大型復(fù)雜裝備系統(tǒng)仿真技術(shù),高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)運動規(guī)劃、電子傳動等精密運動控制技術(shù)。
4、系統(tǒng)協(xié)同技術(shù)——大型制造工程項目復(fù)雜自動化系統(tǒng)整體方案設(shè)計技術(shù)以及安裝調(diào)試技術(shù),統(tǒng)一操作界面和工程工具的設(shè)計技術(shù),統(tǒng)一事件序列和報警處理技術(shù),一體化資產(chǎn)管理技術(shù)。
5、故障診斷與健康維護技術(shù)——在線或遠(yuǎn)程狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷、自愈合調(diào)控與損傷智能識別以及健康維護技術(shù),重大裝備的壽命測試和剩余壽命預(yù)測技術(shù),可靠性與壽命評估技術(shù)。
6、高可靠實時通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——嵌入式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),高可靠無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù),工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)和異構(gòu)通信網(wǎng)絡(luò)間信息無縫交換技術(shù)。
7、功能安全技術(shù)——智能裝備硬件、軟件的功能安全分析、設(shè)計、驗證技術(shù)及方法,建立功能安全驗證的測試平臺,研究自動化控制系統(tǒng)整體功能安全評估技術(shù)。
8、特種工藝與精密制造技術(shù)——多維精密加工工藝,精密成型工藝,焊接、粘接、燒結(jié)等特殊連接工藝,微機電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù),精確可控?zé)崽幚砑夹g(shù),精密鍛造技術(shù)等。
9、識別技術(shù)——低成本、低功耗RFID芯片設(shè)計制造技術(shù),超高頻和微波天線設(shè)計技術(shù),低溫?zé)釅悍庋b技術(shù),超高頻RFID核心模塊設(shè)計制造技術(shù),基于深度三位圖像識別技術(shù),物體缺陷識別技術(shù)。