中国的经济奇迹直接归因于制造业。中国制造业约有1亿人(美国约1200万人),占中国国内生产总值的近36%。近几十年来,制造帝国在长江三角洲,北京以外的渤海湾以及南部的珠江三角洲被伪造。数以百万计的低技术移民工人在巨大的工厂中找到工作,从袜子到服务器产生了难以想象的产品系列。中国在1990年仅占全球制造业产出的3%。今天,它生产了将近四分之一,其中80%的空调,71%的手机和63%的鞋类。对于世界各地的消费者来说,这个制造业热潮意味着许多低成本的产品,从经济实惠的iPhone到平板电视。
近年来,中国的制造引擎已经开始停滞。自2001年以来,工资平均每年增长12%。中国出口自2009年金融危机以来首次出现下降。截至2015年底,凯新采购经理人指数是广泛使用的制造指标活动显示,该行业已连续10个月收缩。正如中国的制造业大潮对全球经济的贡献一样,其下降的前景已经开始撼动世界金融市场。
自动化似乎提供了诱人的技术解决方案。中国已经进口了大量的工业机器人,但是机器人与工人的比例远远落后于竞争对手。例如,在韩国,每10,000名工人有478名机器人;在日本,这个数字是315;在德国,292;在美国是164.在中国,这个数字只有36个。
中国政府渴望改变这一点。 3月16日,官员通过了“中国经济最新五年计划”,据报道,这项计划将包括一项将使数十亿人民币可用于制造商升级为先进机械和机器人技术的计划。政府还计划在全国各地创造数十个创新中心,展示先进的制造技术。中国的一些地方当局在自己的努力中特别大胆。去年,广东省,包括许多大型制造业的省份政府承诺将为工业机器人设备投入1500亿美元的工厂,并创建两个专门从事先进自动化的新中心。
目标是在2049年中华人民共和国成立100周年之前,超越德国,日本和美国在制造业上的成熟。为了实现这一目标,政府需要中国制造商采用数百万机器人。也希望中国企业开始生产更多的这些机器人。
希望这将创造一个良性循环,帮助诞生新的高科技产业,鼓舞创新,从制造业渗透到其他行业和产品。
机器人现在正在进行着由“机器”向人进化的过程中。
现在的机器人只是一个传统的特殊设备,它在一些关键性的环节上进行应用,与人之间是互补的关系,但可以满足市场对质量和效率的要求。新一代机器人才可以叫“机器人”,它的应用更加普遍,可以实现与人的替代关系,可以满足市场对新制造模式的需求,减人力、降成本、提高产品竞争力。
除此之外,还需要考虑机器人的应用场景,我们不要只是盯着高端应用,也要注意低端应用。比如卫浴五金(打磨抛光),看似简单的工作,如果要让机器人来做,它要有一些力的感知等要求,它的应用要求甚至要比用在汽车生产线上的还要高,比如它要防水、防尘、防爆;力控制、离线编程、曲面规划、打磨工艺。这个行业对价格也非常敏感,如何做低成本的系统,这是大家要考虑的。
对于工业机器人来讲,一定要和传感相结合,尤其是与视觉相结合,来扩展工业机器人新的应用,同时也使得工业机器人更加适应于环境的变化、任务的变化。
工业机器人今后也不再只是做一些单元性的机器人单元,要走向“数字化工厂”。
这是现有的机器人,我们希望做到下一代工业机器人,包括柔性臂、双臂人机协同,要具有安全性、交互性。
要做到这一点必须挑战四个任务:环境挑战、任务挑战、行为方式挑战、自然交互挑战。
针对上面的这几个挑战,我们要重点研究的问题包括:
(1)环境理解问题:研究机器人在自然、不可预知、动态环境中的感知。
(2)行为方式及安全问题:研究机器人和人在紧密接触、密切配合行为过程中确保人-机-物安全的技术。
(3)交互问题:研究机器人作为“人类助手”、乃至进入普通人生活相适应的友好、智能、自然的人机交互技术。
过去都是以机器为中心,人推动摇控器、手把手教机器人怎么干活;今后应该以人为中心。机器人来适应人,比如人打个手势,机器人就知道干什么;人说一句话,机器人就能理解这句话从而做出行动;这是一个根本的改变。
(4)学习与进化问题:研究基于反馈思想的在线学习方法,通过不断的在线学习和吸收他人的观点,提高自身能力,实现进化,使其能够适应外界不断变化环境和复杂多变的作业任务。在这个问题中,要研究自主学习、协同进化、机器思维、成长发育等内容。
这是新一代机器人的典型代表,包括库卡、ABB。它们希望机器人能和人在同一个空间当中进行作业,而不至于损伤人或者损伤自身。
我们希望利用新一代机器人构造“智慧的工厂”,这就是工业4.0提出来的发展方向。