智能制造三架马车 机器人的应用与未来发展方向

1月10日，由中国机电一体化技术应用协会、北京理工大学智能机器人与系统高精尖创新中心、中关村智友天使学院、机器人大讲堂(立德共创服务平台)、中关村融智特种机器人产业联盟和中关村信息谷等单位共同举办的2019年中国机器人行业年会在北京召开。

会上，中国科学院院士丁汉教授做了《机器人与智能制造技术》主旨报告，丁汉讲到智能制造三个主要抓手是数字化制造技术、机器人技术、人工智能技术，“三驾马车”中各项关键技术持续突破将促进整个智能制造走向智能化。

丁汉：我最近几年主要关注机器人与智能制造的结合。机器人诞生到现在，目前获得最大成功的还是在汽车行业，也就是工业机器人。汽车工业里最主要的典型应用是喷漆、焊接、码垛，未来怎么在机器人行业中找到痛点。昨天大家在一起开了闭门会议，得出协作机器人应该是一个方向，但是未来哪个产品能够用到协作机器人可以大幅提升效率、降低成本，帮助企业省钱，我觉得这是非常具有挑战性的。

我们国家制造业由小变大，后面一段时间是由大变强。核心的问题是如何提升制造业的核心竞争力。制造业涵盖的范围非常广，我们国家有制造强国战略的调整。特点是变化非常快，以前是大批量的生产，现在是个性化的生产。以前是比较慢的变化，现在是快速的变化。以前的数据量比较小，现在的数据量比较大。以前对环境的要求没有现在这么苛刻，现在对环境的要求也非常苛刻。

在制造业转型升级中机器人应该具有重要的地位，当然机器人的应用范围更加宽广，既包括工业机器人制造转型升级，还包括服务机器人对人的生命健康提升的促进。不管怎么讲，机器人现在占有的市场份额还是比较晓得，在整个国民经济、在整个GDP中的份额还在不断提升，但是每一步的提升都是很难的。不能说今天讲了机器人，明天就能提升。

智能制造三架马车

制造走向智能化无非非议，但是如何走向智能化以及智能化的过程，我个人认为是渐进的。智能制造有三个最主要的抓手，一是数字化制造技术，也就是数控机床机器人技术。二是机器人技术，三是人工智能技术。数字制造和机器人、人工智能这三架马车都是非常重要的。

人工智能技术有三个要素，一是传感器技术，二是集成电路，还有大数据技术，未来需要很多算法设计的工程师。新一轮的工科改革是怎么培养出适应市场的算法设计人员。还有无处不在的人工智能技术，包括怎么样进行钻探的检测以及大数据挖掘。

人工智能的发展需要一定的积累。一是人类的智慧怎么向机器上迁移，这个过程是比较复杂的。把能工巧匠的经验转移到机器上，需要很多的算法，需要很多的实验，需要很多的数据。人类智能经过了多年漫长的演变，怎么使得人类经验向机器人迁移，这个工作非常重要。未来肯定会出现一些机器，用的过程中越来越好用，用的过程中能够跟人的共融度不断提高。二是自我技能提升的深度增强学习。我讲的这两个研究方向都是跟具体的工业应用密切相关的。

大数据现在炒得很热，我们可以开展很多工作。我们要做的是通过大数据能不能发现以前没有发现的现象。在大的数据里面如果能够找出模型，水平是非常高的。数据量大了以后，计算量也是很大的。新的技术发展，计算能力的提升，我们的数据应用能力大了很多。但是在工业领域要考虑成本效益，不能指望用非常重的成本做出非常伟大的事情，成本核算就是个大问题。

传感器技术未来是蓬勃发展的技术。关系到制造、电网、医疗、家居、交通、物流、通信。未来与其说走向智能，不如说无处不在的传感器。没有传感就没有物理世界和数字世界的互联。传感器技术未来会是很大的产业，将会超过我们的想象。传感器作为物理世界和信息世界的纽带，未来将是工业领域非常重要的爆发点，发展空间非常大。

数字制造经过这么多年的发展相对比较成熟，包括数字化设计、数字控制、生产管理、企业协作。很多企业利用数字化制造技术就能给企业带来实惠，帮助企业解决困难。以前我们都是画图纸，现在数字信息贯穿了整个生产流程。物流行业数字化的技术也是非常高的。

机器人目前最大的工作场景还是在焊接、码垛、喷漆方面。随着机器人应用的范围不断拓展，机器人应用的领域也在不断的拓展。以前很多领域没有应用到机器人，未来行有可能会实现。以前没有的机器人的模式，未来可能会有这样的模式。当然要找到行业的痛点，是大批量的需求，不是一、两个需求。我们做科研、做技术一定要关注主流技术，我们的技术要在主干道上。在慢车道上、快车道上差别是很大的。

机器人的应用与未来发展方向

我个人认为机器人加工是机器人未来重要发展方向之一。我们国家的航空航天、能源之交通等领域大型的复杂曲面高效高品质制造目前都是人工在做。大型的构件、大型的风电叶片等方面的应用，机器人将来有很大的发展空间。机器人的灵活度和协调能力都比较强，是大型加工的必要手段。比如风电、航空发动机叶片、机器人力—位控制等，相信机器人行业未来5—10年一定会有大幅度的增长。

机器人加工代表国际上最高的水平还是以欧洲为主。最近我跟欧洲交流比较多，我们以前看到的很多并联机器人，德国已经把它做的非常好了。一个并联机器人可以加工航空叶片。如果机器人能够替代一部分数控加工，产值是不得了的。但由于机器人的特点，它本身不是做加工的，主要用来操作的，怎么样研制出适合于加工的机器人，未来有没有可能出现能工巧匠的机器人，我们正在思考。我们得出了一个共融机器人的概念，我们讲的共融是人机环境机器人的共融。

机器人应用是不言而喻的，很多人对机器人了解的越深，感觉压力越大，因为机器人形成一致性、批量化的产品是非常困难的，国际上也没有实现大的突破。所以机器人的每一步应用确实挑战是非常大的。尤其是在非结构化的环境里，真要做一点事情是非常困难的，尤其是在一些紧急环境下，能不能代替人。

工业机器人几大家族已经做的很成功了，服务机器人零星的应用也有一些了，特种机器人也很成功。未来的市场，尤其是新材料、传感器、驱动这些技术的发展，一定能助推机器人产业向更高端、更加主流的方向发展。

机器人的发展主要还是提高自主性和适应性的问题，做到机器人高速重载还是比较容易的，但是灵巧很难，要机器人做穿针引线、系个鞋带是很难的。它有很多致命的缺点限制了机器人在其他行业的应用。我个人认为有两个因素，一个是对行业的知识缺乏。一个是机器人本身的性能优一些缺陷。

机器人会和环境共融，会和人共融，机器人也能与机器人共融。共融度的提升也是不断增加的过程。环境的共融，比如未来在健康产业是有很大发展的，因为人们对健康的要求越来越高。机器人的机器控制也有很多应用场景。机器人与机器人的共融也有很大的发展潜力。机器人与人的结合，协作机器人可能是一个方向，不要以为协作机器人之父创办的企业倒下协作机器人就不行了。不要以为协作机器人公司垮了，协作机器人的方向将来就没有前景了。历史的发展是肯定否定、否定肯定。人工智能也是经历很热很冷、很热很冷的过程，机器人也是一样，历史的车轮一定是向前滚的。