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院士分享的机器人与智能系统未来趋势在哪里?
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发表时间:2017-08-31 13:55

导语:2017深圳国际机器人与智能系统院士论坛在深隆重举行,此次论坛是IEEE与中国科学院深圳先进技术研究院再次合作在深圳举办产业发展论坛。小编带您直击论坛现场,深度领略院士专家风采,聆听机器人与智能系统领域的真知灼见,了解行业市场最新前沿技术。


在中国电子信息博览会召开期间,“2017深圳国际机器人与智能系统院士论坛”于4月9日在深圳会展中心茉莉厅举办。此次论坛是IEEE与中国科学院深圳先进技术研究院再次合作在深圳举办产业发展论坛,由工业和信息化部、深圳市人民政府联合指导,电气电子工程师学会( IEEE)、中国科学院深圳先进技术研究院、深圳中电国际信息科技有限公司(中电港)主办,深圳市机器人协会承办、深圳中国科学院院士活动基地协办。论坛以机器人技术为重点,搭建一个机器人与智能系统领域产、学、研、资用平台。

出席此次论坛的嘉宾有工业和信息化部电子信息司副司长乔跃山、深圳市经济贸易和信息化委员会副主任谢建民、中国科学院深圳先进技术研究院副院长许建国、中国电子信息产业集团有限公司CEC副总经理杨军、IEEE的前主席Howard  Michael、深圳市经济贸易和信息化委员会新兴产业处处长王志毅。

中国科学院姚建铨院士, 韩国工程院院士、广州中国科学院先进技术研究所首席科学家韩彰秀,中国机器人产业联盟理事长、新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎,IEEE Fellow、南方科技大学计算机科学与工程系史玉回教授,鸿富锦精密工业(深圳)有限公司自动化机器人事业处总经理戴家鹏作为论坛嘉宾做主题演讲。围绕激光和光电子技术在机器人领域中的应用、人机协同、AI时代与机器人2.0、群体智能与群体机器人、智能智造基本观感进行了分享,并就我国机器人产业与智能制造业的市场现状、未来发展方向和策略等进行了探讨。来自国家有关部委、地方政府、机器人及智能系统行业企事业单位的500余名嘉宾出席了本次论坛。

工业和信息化部电子信息司副司长乔跃山致辞

深圳市经济贸易和信息化委员会副主任谢建民致辞

IEEE的前主席Howard  Michael致辞

中国电子信息产业集团有限公司CEC副总经理杨军致辞

中国科学院深圳先进技术研究院副院长许建国致辞

《2016年深圳国际机器人与智能系统产业发展白皮书》解读

深圳市机器人协会秘书长


毕亚雷


在此次论坛上发布了由深圳市经济贸易和信息化委员会、中科院深圳先进技术研究院、深圳市机器人协会共同编写的《2016年度深圳机器人产业发展白皮书》(简称“白皮书”),由深圳市机器人协会秘书长毕亚雷进行解读,毕秘书长表示:统计白皮书和相关数据过程中,调研企业1154家,有效企业1084家,追踪企业484家,力求囊括各细分领域,实现数据详实、准确。进行了分析,汇总了行业热点、要点,探讨行业相关发展趋势,三方协作做了相关的工作,采用了文献、实地、专家、修改完善、形成终稿。

2016年深圳机器人企业数量达469家;机器人产业产值约787亿元,同比增长24.92%,工业增加值约288亿元,同比增长26.87%。工业机器人稳步成熟,初具规模,产业链不断完善,2016年工业机器人企业超330家,占机器人企业的70.4%;产业产值约564亿元,占机器人产业产值的71.69%;工业增加值约206亿元。服务机器人细分领域突起,企业数量急增,服务机器人企业超139家,占机器人企业的29.6%;产业产值223亿元,占机器人产业产值的28.31%;工业增加值82亿元。深圳市机器人全产业链在逐步完善、市场辐射能力逐步增强、产业应用特点也日趋显著。在区域分布上,整个城市也在逐渐地明确分工,宝安成为智能制造的大区,而南山是研发和服务机器人最主要的一个集聚地,把人才、资金流、产业链组合得非常有特点。

激光和光担子技术在机器人领域中的应用

中国科学院院士

姚建铨


人工智能为什么成为信息领域的研究热点和产业化的热点?我有三点看法。

第一点,人工智能和机器人把人类生活、社会生产的各个领域有机地结合起来,对于提高人类的生活质量和生产质量是举足轻重的。

第二点,机器人和智能系统,它绝不是一个单一的科学技术领域,它是一个交叉学科领域,它涉及到很多学科,比如机械学、智能制造、计算机技术、物理学等各个方面,是一个多学科发展的综合。机器人和智能系统本身就是一个交叉学科、多学科发展的综合应用,同时机器人和智能系统的发展也会反过来促进其他学科的发展。所以,它一是个多学科交叉。

第三点,人工智能和智能系统以及机器人更有前瞻性和扩展性、带动性,对未来社会具有重大的前景,也是军民两用的典范。

当代科技革命与我们的机遇

最近第一次科技革命给中国和世界、美国的其他国家同样带来了新的创新机会,对中国来说,具有三个机遇:

首先是第五次科技革命和第三次产业革命带来的创新机会。中国人能不能在未来的一段时间里有创新呢?比如量子通讯,最近4G、5G华为等企业已经走在了世界先进,很多领域中我们国家已经有所创新。其次,历史机遇是第六次科技革命和第四次产业革命创造的领先机会。

第五次科技革命的“第三阶段”蕴含许多创新机会,沿海地区已经进入到了第三个阶段,包括很多创新机会:互联网、互联网+、物联网、移动无线网、大数据、云计算、量子通信。

对于脑科学的研究,人类认识只完成了15%,还有85%不知道,我认为脑科学是什么样的系统呢?是一个最完善、最科学、最复杂、最不为人所知道的,而且未来前景是非常大的。假如这个系统里拿出一小部分的研究去做研究,做出来就非常好。研究了人脑科学,必然对自己的计算机系统、网络系统有很大的促进。广泛的纳米技术包括了石墨烯,石墨烯深圳搞得也非常好。合成生物学我们中国也在搞。大数据,在交通、能源、人类社会活动、金融、医疗、教育、卫生方面都起到了非常大的作用,大数据也是信息领域中另外一个热点。

将决定人类生死的急需获得突破的15个科学领域:可控核聚变、太空探索、老年痴呆、网络犯罪每年会给全世界带来4千亿美元的损失、食品安全、信息技术、社会科学、化学方面,等等方面。中科院提出的60项突破:基础领域、新型材料、能源、声名誉健康、海洋领域、资源生态环境、信息领域、光电空间。到2017年科学技术发展的新趋势:商业机器人将会得到长足发展、无人机送货、人机大战再次上演。信息、智能技术:人脑仿生、机器学习、智能语言助手、机器视觉、AR、区块链等等。未来的体内医生——纳米机器人,工业机器人占70%多,还有20%多的服务机器人,机器人以后有大有小,比如纳米机器人是未来医生非常重要的方面。

建议大家抓住机遇,迎接挑战,立足创新实现辉煌。深圳有非常好的机遇,未来几年建立12个大学,其中两个大学是我的学生要当校长。所以,深圳未来的发展我是特别看好的,12所大学真正能够起来,大的研究医院起来,以及很大众多的企业来这里落户以后,对深圳、全国乃至世界起到重要的作用。未来的十年,对中国来说,对深圳来说,都是非常关键的十年。在这个未来的十年我们能做更好的工作。

未来机器人和自动化的人机合作技术

 韩国工程院院士、广州中国科学院先进技术研究所首席科家


韩彰秀

目前来说,现在的机器人技术和未来整个二十年以后的机器人技术有很大的空间,所以说在这个中间我们要发展一种技术——人机合作的机器人技术。我们用人机合作主要是用人的非常杰出的神经网络系统,用机器人只是力的辅助技术在里面。总结一下,人机合作主要有三个部分:长距离的人机合作、短距离的人机合作、接触型的人机合作。

从长距离来说,比较出名的,比如达芬奇的远程操作的手术机器人,远程控制的无人机,远程控制的挖掘机,等等;从短距离的合作系统,人抓住机器人进行一个操作,比如用于打磨以及人机操作方面;接触型的人机合作,就像外骨骼机器人的使用。

机器和环境之间最重要的是安全,如何保证人机的安全是最主要的。这里,我们就要有四个方面的研究过程。对环境力的感知来完成机器人系统和交互的设计,下面我分三个方面对这样一个应用场景做一个介绍:

1、完全自动化的挖掘机。这个视频中看到的是一个完全无人的挖掘机使用,它通过各种传感器跟外界交互。辅助机器人的一些装备,通过远程控制的方式来操作挖掘机,也算是一个无人的挖掘机系统。

2、短距离的操作方式就是我们通过研发一种非常小的装置,来带领机器人,人只是给它一个引导的过程。在这个过程中,人基本上是不用使任何力的,只是给它一个引导方向。

3、另外一种我们用在工业上,比如去毛刺打磨,人带着它走各种路径是为了简单地编程,来完成各种打磨。人教机器人东西,机器人自动地跟随着人教的路径去工作。接触型的这种外骨骼机器,分为上肢和下肢的辅助,上肢只是人给它运动,辅助人进行各种运动人还是引导,不用使任何力。我介绍一下下肢的,人可以负重很重的负载,非常轻松地移动。

我们整个未来机器人自动化这方面,人机合作是非常重要的部分。未来分别利用人和机器的优点,使用外骨骼的系统来进行人机合作。未来制造就是机器和人形成一个组合来进行新的方式的制造。

AI时代与机器人2.0


 中国机器人产业联盟理事长、新松机器人自动化股份有限公司总裁曲道奎


曲道奎


一、机器人2.0时代来临

大家都知道现在最热的是工业4.0,支撑工业4.0发展的有一个叫M2.0,我们机器设备的量第一次支撑着3.0以前的整个生产制造过程,那时候的机器设备更多的是在效率、批量、质量、规模,它代替的是人肌肉的力量,这个时候称为第一次机器革命。但是现在我们进入到工业4.0,第四次工业革命用第一次机器革命产生的机器装备行不行?肯定不行。第一次机器革命对应的机器人称之为机器人1.0时代,那时候的机器人就是机器设备。但是现在我们要求进入到第二次机器革命的时候,新的机器人我们称之为2.0,这个时候的机器人具备了一定的智能,但是跟我们大家预期的差别还是特别大,但是它至少初步具备了智能的阶段,所以这个时候称之为2.0时代的来临。

二、R2.0的典型代表——协作机器人

新一代工业机器人

机器人由两部分组成:躯体(本体)、智能。智能的发展,要远远快于本体的发展。本体要解决什么?解决人具有的灵巧性。机器人在躯体方面不具备这个能力。工业机器人,在半个世纪,人类最典型的灵巧的表现手段是在手,但是现在机器人就是从胳膊和手腕这儿卡掉了,工业中已经发展的残废的人类的手臂。富士康要用百万的机器人替代装备工人替代不了,全球都是如此。机器人的躯体发展滞后,更关键的在服务机器人方面更滞后。机器人在躯体方面是落后的,在智能方面发展得比躯体快得多,感知技术、云、大数据的发展支撑了它的发展。而在躯体上没有太多的变化,灵巧性上没有招。现在只有更多地解决了智能方面,比离线、视觉、力觉、智能作业、网络交互,它具备一定的适应性,但是灵活性是全球的一个痛点需要把它攻克。

单臂协作机器人

这种单臂也是轻量化的,具有安全机制的,这种现在已经开始进入到协作机器人,现在已经开始小批量面向市场。世界上开始逐步在手术中使用。

双臂协作机器人

去年推出了双臂协作机器人第一代,今年马上第二代出来,双臂中也是按照单臂的指标,但是也有一个问题,都存在着前面手爪的问题,这个难度比智能要难得多。

复合协作机器人

这在全球市场上我们是领先的,把机器人跟移动机器人两个复合在一起,它的一个好处就是把人类在运动过程中的作业结合在一块儿,过去只能作业不能运动、只能运动不能作业,但是我们的许多实际生活过程中既需要作业也需要运动。这个功能的叠加并不是两个东西放在一块,它的模块、控制方法、导航、视觉、二次定位等等,假如没有感知系统复合在一块是没有意义的。所以,这里面的感知系统大幅度的技术进步,我们才具备了推出复合协作机器人的条件,现在已经全面面向市场。其中包括柔性系统、手眼视觉系统、导航系统等等,这样才能保证作业的精度。

专业服务协作机器人

现在已经全面推出,也在做临床,在医疗服务和社会公务服务,前面更多地是在制造业或者其他领域,但是专业服务协作机器人更多地是在医疗、照护等等,床椅的一体化,面向中国老年人康复医疗,将来中国的养老是一个社会的重大问题。还有一个是公共服务机器人,全国的银行、超市、受伤等等,这已经全面推向市场。典型特征是自主地导航,人机交互。

三、结论与展望

1、传统机器人走到尽头,机器人2.0时代来临。在中国和国际上有一个不一样,我们和国外相比滞后五年,国外已经4.0,我们很多企业在2.0、1.0,所以传统机器人在中国还有很大的市场。

2、AI与RT互相促进,共同发展。机器人本身含有了AI,没有AI的机器人就是个机器。

3、机器人是AI的应用平台AI促进机器人智能进化。

4、机器人正在进行躯体(本体)的进化(灵活性、灵巧性)。这个进化难度更大,有很多新材料,现在很多软体机器人都在研发。

5、机器人正在进行智能进化(AI)。它的发展要远远快于躯体的进化,但是没有一个好的躯体,智能再高也是残疾的。

群体智能与群体机器人

 南方科技大学计算机科学与工程系教授


史玉回





群体机器人


群体机器人是受生物界一群简单动物如一群鸟、一群蚂蚁通过个体之间局部的互相作用,来呈现出一个单一体所无法呈现的集体行为的启发,研究由一群功能简单、成本低的机器人通过局部互相作用(局部感知、、局部通信、或控制)来完成或实现单一机器人无法完成或实现的复杂功能。


它通过自组织协同控制,它没有中央控制,它感知到环境,自组组织协同。智能行为:聚集,一群简单的行为组织再一起,条件不满足的时候分散。模式编队,过一个很窄的桥,随机地过,过一段时间之后,自主形成排队过去。链条编队、自组合或自装配、集体探测等。


群体智慧与群体机器人


同源。相辅相成。每个机器人放在一起,通过简单的规则,所有的机器人在其他的机器人边上走,一旦进入规定的队形就停下来,形成一定的队形。


群体智能。自组织协同控制。通过群体智能,让这种协同控制丰富、多样化,我们要做的就是把群体智能和群体机器人融合在一起,让机器人具有更好的群体行为。


通过环境影响和改变自组织协同控制。机器人可以感知其他,可以通过改变环境来改变群体机器人的一些东西,比如改革环境的温度,相对于给机器人不同的指令,产生不同的群体行为。


虚拟机器人。几个机器人搬物体的时候,机器人可能有限,可能只有三个、四个,这个时候很难称他们为一个群体,很难用群体智能的方式增加多样性。在这种情况下怎么做呢?我们会加入虚拟机器人,我会帮助机器人探索不同的可能性。


Robot-in-the-loop。在一群机器人里面,假如改变无人机,加入一些功能进去,甚至达到新的编队,我们直接做出来,然后做仿真,失败的可能性很大。那么,我们用一个机器人,让这个机器人和其他的虚拟机器人有接口。


Human-in-the-swarm。我们怎么把人介入到群体机器里面去,我们怎么去影响整体的运行。


结束语


机器人已经在许多领域替代人来完成人物;群体机器人具有单个机器人所无法拥有的群体智能行为;通过群体智能赋予群体机器人更有效、更完善的智能;找到吸引眼球的应用,作为工具的生命力来源。

智能智造基本观感

 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司自动化机器人事业处总经理

戴家鹏


基本功

 

1、精益化:制程能力,精益,合理化。2、数据化:物料,窗体,品管数据化。3、物联化:联结化,传输,安全性,稳定。4、柔性化:模块化,可再用。

 

把这些基本功做好,再来谈智能制造会更加实际一些。

 

制造讯息化

 

1、产品开发。在产品开发的时候有没有把这些数据搭起来,有没有好好用起来。

2、产品本身。有没有知道产品的重点是什么,有没有一些跟踪的方式。

3、自动化线。自动化产线,机器人是其中的一部分,其他还有各种传感器等等。

4、系统。系统也是帮我们把一些数字拿出来分析,然后做一些预防,预测及管控工作。

5、管理思维。再讲自动化、智能化,没有一个工厂的主管来支持的话,是做不到的。管理方面,管理人的思考,有没有为中长期在着想?这些都是我们要准备的基本。

 

机器人

 

在机器人方面已经做了很多的应用,如:焊接、对战、压铸、冲压、机加等等,这些都是传统式的机器人应用。我们要讲传统工业机器人如四大家族功能齐全,很多公司都在进步,不能小看,在深圳要发展机器人,可以向System integrated robot(SIR)的方向发展,系统要做到容易用,同时治具和手爪也是关键,云、移、物、大、智、网加上机器人做到智能工厂。

 

SIR(System integrated robot)

 

利用机器人是柔性化制造的代表,可是要了解大部分的制造业还是用很多专用机,专用机的特色是给你更高的效益。传统机器人有弹性,加上对制程非常了解,就能根据制程需要把相关的软件、硬件都优化,用一些机器人的知识把一些特别的应用做好,将机器人和系统更合理的结合,就有机会跟世界上强的四大家族或者八大家族来竞争。

 

协作工业机器人:观点

 

1、现有多家机器人介入,但是协作机器人市场还在耕耘中,并不能完全取代传统工业机器人的应用领域。

 

2、软件、治具和手爪。这是自动化所需要的关键,建议要往容易使用上,把手爪和治具结合起来,这样才有机会成功。

 

应用:3D到3C

 

我们现在大部分机器人是应用在3D(Dirty,Dangerous,Dull),3C产业是我们的未来,需求的也是3C( Cost低、Compact、Cognition),未来将会有更小型的工业用机器人、小的零件,这样控制模式也会发生改变。今后,3C产业的机器人有很多不是现在机器人现有的形状,搭配适当的控制模式,五年之内都会发生。

 

机器人行业并不完全是机器人,更大的机会可能是夹具、手爪、手指。同时视觉系统非常重要,如现在的LIDAR还是很贵,未来一定会有更精准和低成本的方式出现。

 

智能制造

 

1、以工业4.0精神(信息化、自动化),软硬虚实结合。建立智能生产,少人化,信息处理,清楚的同步自动控制,收集大数据(产品、运营、价值链),快速处理大数据信息。


2、以建立智慧工厂机会,打造核心能力。


3、LME(大企业)为领头羊,建立示范工厂及有未来影响力开发,抓住一些有重点影响力的企业来带动整体有效益智慧化工厂。


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