2016年10月21日，在世界機器人大會上，中國科學(xué)院院士、華中科技大學(xué)機械科學(xué)與工程學(xué)院院長丁漢以《共融機器人的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)》為題發(fā)言。他表示，未來機器人將有3個特征：1.機器人與環(huán)境的共融，2.機器人與人之間的協(xié)同，3.機器人與機器人之間的共融，并指出將來機器人可能具有多模態(tài)傳感，能夠更加理解人類的需求。未來機器人的發(fā)展有非常廣闊的前景，尤其是隨著人工智能技術(shù)、新材料技術(shù)以及各方面應(yīng)用技術(shù)的快速發(fā)展，機器人的明天會更加美好。
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產(chǎn)品創(chuàng)新是第一要素
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現(xiàn)在是非常關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型階段。那么在這個階段，挑戰(zhàn)性會更加的大，面臨的問題也更加的多。我們經(jīng)歷了從無到有，從小到大，但是如何解決從大到強這個使命，則是非常艱巨的，并且花的時間也會比較漫長，大家需要以平和的心態(tài)去面對。
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目前，我國制造業(yè)發(fā)展參差不齊，同一時期表現(xiàn)為規(guī)模化、數(shù)字化，智能化并行。有些企業(yè)的產(chǎn)業(yè)的水平比較高一點，可能已經(jīng)達(dá)到了一些數(shù)字化和智能化的要求，但是大部分制造企業(yè)還處在一個低端水平的階段、人工作業(yè)的階段。
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在這個過程中我們怎么樣能夠創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，解決好產(chǎn)品創(chuàng)新是關(guān)鍵。因為，產(chǎn)品創(chuàng)新是引領(lǐng)制造，包括機器人技術(shù)的一個保障。所以產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)該是一個行業(yè)前進(jìn)的命脈，一個產(chǎn)品可以帶動一個行業(yè)發(fā)展，同時產(chǎn)品模式的創(chuàng)新也是很重要的。
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但是，我國整個創(chuàng)新能力和關(guān)鍵技術(shù)跟發(fā)達(dá)國家還是有較大差距。近年來，我國開始高度重視創(chuàng)新能力的建設(shè)，2015年，國務(wù)院發(fā)布了《中國制造2025》規(guī)劃，把中國制造提到國家戰(zhàn)略高度，制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級與制造強國建設(shè)是我國將來立足于世界的必然的選擇。
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《中國制造2025》核心是以智能制造為主攻方向。所謂工業(yè)智能化，發(fā)展起來會更加漫長一點，而且智能化跟傳感技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等密切相關(guān)，所以智能化技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)也會更多。每個企業(yè)的特點不一樣，不是每一家都必須要實現(xiàn)智能化。我覺得實現(xiàn)什么化不重要，最重要把產(chǎn)品質(zhì)量搞上去，效率搞上去，怎么贏得市場。
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在市場上站穩(wěn)腳跟，這是重要的。基于有些企業(yè)所在行業(yè)的特點是變化周期非常快，所以必須要驅(qū)動。通過現(xiàn)在的信息化手段，加強裝備的性能適應(yīng)能力，同時使它在工藝知識上不斷的積累。因為，制造業(yè)很重要的一個特點，就是要長期的進(jìn)行知識積累，而不是說買了幾個機器人回來，買了幾個裝備就是智能化了。
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智能制造的發(fā)展應(yīng)該是有積累的，智能制造最早應(yīng)該得益于數(shù)字化，數(shù)字化是發(fā)展智能化的堅實基礎(chǔ)，離開數(shù)字化談智能化是空話。
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隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，資源可以動態(tài)的存儲，慢慢的通過一些方法，就能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。要說智能化的體現(xiàn)，這個過程可能在產(chǎn)品設(shè)計里面更加重要。
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因為設(shè)計是靈魂，設(shè)計帶動產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展。從制造層面來說，設(shè)計在兩個方面，智能設(shè)計和制造過程。其中，制造過程就是對狀態(tài)進(jìn)行感知，分析、決策，最后到執(zhí)行。所以，智能制造也不是一蹴而就的，也是分幾個階段進(jìn)行的，從最早的互聯(lián)網(wǎng)資源共享到人工智能的出現(xiàn)，慢慢的才走向智能化，所以智能制造是一個長遠(yuǎn)的堅持不懈的追求目標(biāo)，而僅是一個概念的階段。
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智能制造有幾個核心特征，我覺得最主要的就是通過數(shù)字化、智能化手段可以把客戶的需求反饋到產(chǎn)品的開發(fā)、產(chǎn)品的生產(chǎn)、產(chǎn)品的服務(wù)當(dāng)中，形成一個閉環(huán)的反饋，把每個步驟都串成一個整線。另外還有很重要的一條線，就是在內(nèi)部設(shè)計、生產(chǎn)、物流到營銷上也形成一條整線。實現(xiàn)智能制造就是要將這兩條線集成起來，第一個，就是客戶到產(chǎn)品服務(wù)這條線要貫穿，第二個，就是從設(shè)計到生產(chǎn)再到物流要貫穿，這個集成過程將是一個很大的范疇，每個人和每個企業(yè)只能做其中的一部分，所以希望大家都能參與進(jìn)來，行動起來，共同推動智能制造的發(fā)展。
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不管如何，這兩條線里最為關(guān)鍵的核心還是產(chǎn)品的智能化。人們都知道智能的產(chǎn)品能給社會帶來很大的變化。就像最近大家都提到了深圳大疆無人機，幾年前我看見幾個小伙子在搗鼓無人機，發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)成為市值六七十億的公司。目前，我國很多中低端產(chǎn)品過剩，但中高端產(chǎn)品卻供不應(yīng)求。所以好的設(shè)計能改變生活。我個人認(rèn)為，智能制造很重要的特點就是產(chǎn)品的智能化。因為人們對產(chǎn)品的要求不斷的提高，如果企業(yè)的產(chǎn)品增加了智能的東西以后，競爭力立馬會有所提升，所以，產(chǎn)品創(chuàng)新是重中之重。
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因此，離開了產(chǎn)品創(chuàng)新，單獨談智能制造，這純粹就是概念炒作。產(chǎn)品創(chuàng)新是必須的，這也是一個過程。所以大家該思考智能制造如何進(jìn)行創(chuàng)新過程，使它縮短周期，使創(chuàng)新更加方便。有的產(chǎn)品創(chuàng)新，就是設(shè)備加幾個傳感器，就可以實現(xiàn)個性化定制生產(chǎn)。不過，我們能做到更好。除了加傳感器以外，還可以輸入一些算法，使其具有一定的自主性，可以跟人實現(xiàn)交互，而且能夠?qū)崿F(xiàn)與人交互的機器人已經(jīng)出現(xiàn)了很，當(dāng)然，這些產(chǎn)品還不是特別的成熟。現(xiàn)在，大家都是在市場中摸索前進(jìn)，都在尋條一個正確的產(chǎn)品創(chuàng)新道路。
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當(dāng)然，在智能制造的創(chuàng)新上高校也做了比較多的裝備智能化。眾所周知，裝備加工過程當(dāng)中有很多狀態(tài)，需要大量的積累，所以這是一個長時期的過程。為什么國外很多中小企業(yè)裝備做得很好，因為他們幾十年，數(shù)百年就專注做著一件事，就像任正非強調(diào)的，“我多少年來，就做一個事情。”所以，裝備的智能化也是一樣的道理，只有把裝備做到極好，每個細(xì)節(jié)做到極致，中國的裝備在國際高端市場才有能出路。
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這樣廣闊的市場，也不是一蹴而就的。這里面需要大量的融合，大量的實驗，大量的抗干擾能力，把這個裝備實驗慢慢做實。裝備的智能化道路對我們來說，還是一條艱苦漫長的路。
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現(xiàn)在做得比較多的是車間的智能化。在數(shù)字化車間的建設(shè)上，很多企業(yè)做得非常好。所謂數(shù)字化車間就是對每個狀態(tài)信息進(jìn)行采集，實時監(jiān)測這個車間的需求，這對中小企業(yè)來講，還是一個工作量的問題。但是，大型企業(yè)工廠的智能化做的就很不錯。越大反而好做，越小反而比較難。就是我們加工一個復(fù)雜零件，把一個平面點搞成光滑可能十年都不可以，數(shù)字化車間可能兩年就做出來了。所以說，在制造過程中，有時候很小一件事情要花很長時間才能拿下來。
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智能制造核心技術(shù)在哪里
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智能制造最核心的幾個技術(shù)中，一個是數(shù)字制造技術(shù)，一個是傳感技術(shù)。
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先來說數(shù)字制造技術(shù)，數(shù)字化制造要求制造過程要有模型，還有要有方針，包括了產(chǎn)品的設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計以及數(shù)控技術(shù)，還有產(chǎn)品管理，企業(yè)協(xié)同技術(shù)，這里面方方面面涉及到的問題非常的多，這些都是數(shù)字化制造的基礎(chǔ)。離開了數(shù)字化就根本談不上智能化。
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第二個技術(shù)是傳感技術(shù)，各式各樣的傳感器在企業(yè)里面用得越多，企業(yè)掌握的信息也就越多。這些信息可能有各式各樣的，有嵌入的，有絕對的，有相對的，有靜止的，有動態(tài)的，這些傳感器是支撐我們獲取信息的重要手段。它們可以靈活配置，變化非常的方便，不像機床傻大笨粗。這些技術(shù)都很關(guān)鍵，都是智能制造非常重要的組成部分，并且快速推動了機器人的發(fā)展。
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從1959年，第一臺機器人誕生以來，機器人在國民服務(wù)、制造業(yè)方面發(fā)揮了極其重要的作用。工業(yè)機器人的最大應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，汽車制造用的機器人最大。現(xiàn)在慢慢擴大到老人護(hù)理、安全，太空勘探等領(lǐng)域，在各行各業(yè)發(fā)揮其不可替代的作用。
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但是，目前機器人各方面感知能力很差，只能在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中工作。人機合作也都是進(jìn)行簡單的工作，特種機器人很多的交互是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的要求。今天的機器人的技術(shù)，它的功能和實用性與人類的愿望有很大的差距，需要我們幾代人拼命的工作，并且有其他學(xué)科的進(jìn)步共同推動機器人的發(fā)展，所以大家對機器人的期望值不能太高。機器人應(yīng)該成為新的增長點，達(dá)沃斯論壇也談到機器人是一個新的工業(yè)革命，將會帶來萬億美元的產(chǎn)值。
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機器人的先進(jìn)性是可以看得出來的。世界各國都在制訂機器人的計劃，歐盟關(guān)注機器人制造方面的應(yīng)用，其實，全球最大的機器人市場在中國。習(xí)近平總書記兩院大會提出把機器人水平上去，占領(lǐng)盡多市場。隨著《中國制造2025》的實施，我國在機器人應(yīng)用發(fā)展上迎接來新的機遇。機器人的發(fā)展歷程，最早是模擬生命體簡單的應(yīng)用，慢慢的模擬生命體的智能自主決策，到現(xiàn)在機器人做得比較多是模擬智能，模擬整個群體智能。
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未來的機器人怎么發(fā)展，可能將會由現(xiàn)在的簡單交互，發(fā)展到與環(huán)境、人的交互，機器人發(fā)展一定會呈現(xiàn)出這樣的變化趨勢。有兩點可以肯定，無論機器人怎么發(fā)展，高速、重載，高安全性是必須的。不管什么學(xué)科，例如機器人動力學(xué)，機器人傳感，機器人結(jié)構(gòu)，并聯(lián)機構(gòu)等，未來機器人的特點，一個就是效率可靠，安全，力氣大，靈活。還有一個特點可能就是人與機器人怎樣共融，機器人和人類共同把一個事情做好，而不是機器人替代人做好，人發(fā)揮人的優(yōu)勢，機器人發(fā)揮機器人的優(yōu)勢。未來的機器人與人共融，實現(xiàn)自然交互，也能夠適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境，實現(xiàn)與環(huán)境的交互。共融，一定未來的發(fā)展趨勢。
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那么，還有一個很重要的問題，那就是機器人和機器人之間要相互了解。一方面，牽扯到個體的自主，能夠獨立的判斷。另一方面，群體之間，有感知、認(rèn)知博弈。當(dāng)然，不管與人還是與群體之間的交互都很重要。在將來，在人能夠和機器人舒服的接觸，增強人體的感觸，并能夠精確理解人的問題，所思即所答。這是未來機器人主要的發(fā)展的方向，也就是大家所說的融合。
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在這里呼吁一下，我們國家機器人的發(fā)展一定要深深的扎根在技術(shù)理論上，離開了技術(shù)研究，離開了基本問題的研究，機器人的發(fā)展就會缺乏后續(xù)的動力，所以機器人發(fā)展的動力一定來源于科學(xué)的發(fā)展。把這個科學(xué)的發(fā)展的問題解決了，機器人的技術(shù)才會更進(jìn)一步。
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我覺得機器人將來的核心問題可能在三個方面。一個就是機構(gòu)，需要有這樣的順應(yīng)性，另一個是外感知，多模態(tài)，機器人要對環(huán)境有認(rèn)知，還有一個是分布協(xié)調(diào)控制。這些都是支持我們改變機器人發(fā)展必不可少的一部分。所以我覺得大家拼命做機器人產(chǎn)業(yè)的同時，也要建機器人科學(xué)中心，機器人的研發(fā)基地。離開了這樣的科學(xué)中心，那么你后續(xù)的發(fā)展缺乏動力，你可能會一陣子做完了以后，發(fā)現(xiàn)再過幾年還繼續(xù)徘徊，再過十年也在徘徊。這樣你就可能被別人拉下來，會落后。
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制造業(yè)的思考
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制造技術(shù)的發(fā)展體現(xiàn)了很多方面的因素。值得一提的是德國弗勞恩霍夫研究所，他每的部門都只專注研究一個關(guān)鍵的技術(shù)，然后把這個技術(shù)做透，能夠在企業(yè)里應(yīng)用，成熟度可以做到7、8、9成這樣的水平，這種模式非常好。就算是政府長期支持，但也只能給三分之一的錢。所以我有一點思考，我也做過科技部973項目，但是有些技術(shù)為什么走不到市場上去，這里面可能有兩個問題。
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一個是，高校老師太關(guān)注的是論文;另一個是，企業(yè)關(guān)注的只是成套的徹底性解決方案。所以這個過程當(dāng)中，后備力量不足，實驗室的技術(shù)成果差零點零幾，這個技術(shù)就走不出實驗室。在這樣的思考下，最近我們在江蘇也成立了無錫研究院，目的是和德國這個研究所對標(biāo)。我們跟企業(yè)聯(lián)系的非常密切，在落戶不到三年的時間里，感覺到企業(yè)對智能制造的需求量很大的。所以說，這樣的機會很難得。一些高校博士、研究生畢業(yè)之后進(jìn)入到研究院，然后我們一起花時間研究這個領(lǐng)域的技術(shù)，讓它在未來更加的可靠。截止目前，研究院已經(jīng)發(fā)展到有100多名的專職人員，這些人都是推動技術(shù)發(fā)展的中堅力量。那么，這里我們主要還是做三個技術(shù)，數(shù)字化技術(shù)，智能化技術(shù)，還有智能化車間技術(shù)。
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最近，我們做得比較好的就是大型風(fēng)電葉片，我在有很多工人在現(xiàn)場工作，環(huán)境十分惡劣，所以，機器人要盡快進(jìn)入這個行業(yè)，通過搞個六七臺機器人并行加工，這樣能實現(xiàn)葉片的高效率加工。將來一定會出現(xiàn)一些能工巧匠的機器人，但是能工巧匠機器人在機器人機構(gòu)、控制、測量都有一些新的挑戰(zhàn)。機器人加工大勢所趨，是一個很好的方向。可以發(fā)揮機器人的優(yōu)點，同時彌補，數(shù)控機床，加工一些大型零件不足。
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將來的制造技術(shù)的發(fā)展可能不單就是一個經(jīng)驗的傳承，我覺得將來的制造技術(shù)的發(fā)展更多的是一個學(xué)科的交叉。尤其是跟信息、材料、力學(xué)、物理交叉，通過學(xué)科交叉慢慢走向智能化。總而言之，智能制造追求的一定是適應(yīng)性，以及自律性。同時，也面向我們國家的高端裝備的重大需求，離開了國家的需求，可能會很難有發(fā)展。還要加強基礎(chǔ)研究，拓展學(xué)科新增長點，培養(yǎng)高水平、高素質(zhì)的人才，同時，在國際舞臺上加強合作，真正能夠?qū)崿F(xiàn)我們的制造從數(shù)字化走向智能化，為國家制造強國的貢獻(xiàn)力量。
