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甘中学:从自主智能机器人到群智机器人

    ——重新定义工业机器人

2019-05-10 阅读    

  5月9日,以"机器智联、赋能万物"为主题的第六届中国机器人峰会暨智能经济人才峰会在浙江宁波余姚盛大开幕。以下内容是浙江智昌产业集团董事长、宁波市智能制造研究院理事长甘中学的报告,其报告内容对行业发展具有现实指导与参考意义,故金属加工在线第一时间分享给大家:

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  各位来宾,我给大家讲的题目是从自主智能机器人到群智机器人,重新定义工业机器人。今天上午潘院士,郑院士,日本专家分别讲了人工智能自主智能,还有人机融合增强智能,我今天讲的重点有一部分是涉及到群智智能。我主要面对的是工业机器人的实际。我们在座的贵宾可能有相当一部分人是做工业机器人核心部件,机器人本体,甚至机器人集成系统。那么,我们做工业机器人,大家知道现在赚钱很难。无论做核心部件还是做机器人整体。但是有的做的还是挺赚钱的。那么现在的问题在什么地方?就是现在我们怎么能够从一个做自动化工业机器人走向真正的智能机器人,这是我今天讲的主题。


  那么,我把工业机器人的传统机器人,从现在的传统工业走向自主智能机器人,协作智能机器人,网络智能机器人和群智智能机器人四个阶段,下面我会详细讲解。


  首先讲讲如何重新定义工业机器人。


  我们大伙都知道现在我们的工业机器人应该说是柔性自动化的一个机械。那么,现在随着人工智能的发展,我们大家都在从自动化的工具向智能机器人发展,这里头我们国内的工业机器人从核心部件到机器人裸机到机器人集成系统都在有实质性发展,像核心部件,南通振康,绿的谐波有非常好实质性进展,在机器人整体上,埃斯顿都做得非常好,这些企业为我们中国工业机器人进展做出了他们的贡献。


  但是,我们可以看到我们现在的核心部件和整机市场被国外垄断。我们的核心部件成本近66%,而目前我们国内核心部件占的还是很少,只占市场的25%,23%。另外我们看到2018年有一个现象,就是国外品牌反而在国内得到了增长,而我们国内品牌盈利也非常困难。特别是工业机器人增速缓慢下来,产生了一个现象就是我们低价倾销,无序竞争。所以说,如果我们照这种状态发展下去,对我们国家工业机器人发展是不利的。因此,我们应该重新定义工业机器人。


  现在的工业机器人严格来讲,不是一个完整的产品,我们大家买手机,手机来了以后,你可以立刻用,你买了计算机装起来可以用,你要买工业机器人的裸体机器人,还要整个安装,整个系统集成才能真正作为完整的产品,被工业应用,因此现在工业机器人不是完整产品。第二,目前的工业机器人大部分集中于现在传统的焊接,喷涂等等。但是不是一个面对我们的柔性的智能工业4.0的智能工厂,对应的不是智能制造庞大的市场。因此我们必须把这个工业机器人的面对对象要向3万亿智能制造市场,我们的机器人必须能够面对整个智能制造大多数工艺能够被应用。因此,智能制造这样的市场面对的应该产生新的终端。这就是自主智能工业机器人。


  今天上午,潘院士从自主系统的机械讲了自主系统,自主机器人。所谓自主机器人就是你不用人的参与,也就是无人参与,你能自己自动运作。那么,他讲的是现有的机械,把这个自主智能装下去,但是对我们工业机器人,你还得有一部分要有类人的动作,类蛇的动作,类动物的动作形成特殊运动结构,实现我们的工艺,实现我们的运动。所以我们有一种新兴工业机器人,它的运动学要仿造人、动物或者自然界任何东西,能够完成特殊的执行机构,执行运动,同时又完整的自主智能,这种机器人叫自主智能机器人,这种机器人特点具有适应环境的变化,也适应不同的工况。第二,这个机器人是模块化的,有柔性的架构,柔性的机构适应柔性的加工。同时它应该是完整的产品,也就是说你买了你的机器人,人家安装以后就能用,而不是要重新做集成。


  所以我说,我们说一个新定义的工业智能机器人,应该是智+能的的结合,智,大家知道包括感知、学习、预测、决策,执行等等。那么更重要的是我们的柔性机构,应该是柔性的手,柔性的脚,而且应该是柔性的,完整的一个统一。这样的工业机器人才是新的自主智能系统,所谓自主智能是什么意思?就是要有自感知,自学习,自适应,自组织,也就是说不用人的干预,就像人一样可以思考,同时要有比人柔性能力更强的能力去做工,做事。这就是新型自主智能机器人应该智能类似于人,但是它的能力高于人。


  现在很多企业已经开始向这个方向发展。比方说我们的机器人部件以模块化的即插即用机器人,这是我们做的模块化的双臂的,就是把这种模块插起来,形成一个工作单元,这个工作单元能够做动作。刚才我说的还是完全的一个裸机机器人,真的要实现我说的完整产品,就是要做不成系统的机器人,就是你的机器人本身要有和你的工艺,和你的工卡具,和你的AGV运输之间是完整的连接,形成特殊的专有的专业的动作,这就是我们应该要有一个闭环的和工艺紧密融合一起的机器人。这是一个,不但有视觉系统,还有先进激光设备,还能有数据交互,有自主组网三种能力,这样的机器人不但有机械臂,不但有运动,还有工艺运动,这样的机器才能被称之为完整的机器人产品,叫做系统机器人。


  那么,我讲到自主智能机器人最本质的特点,就是它应该是一个智能闭环。也就是说跟我们人一样的工作。我们人有眼睛,我们能够看到我们的环境的变化,我们可以看到误差,同时我们能够把它感知送给大脑,大脑发出决策进行命令,动作。这样的闭环应该传到机器人双手,传到机器人双脚,传到机器人工具,同时调整工艺。只有这样的一个外部的环境的感知,然后控制系统的,工艺集成,以及执行末端完整的智能闭环系统,才可以撑的起自主智能机器人。这是第一部分。所以我们工业界第一个工业机器人首先是自主智能。


  第二个是协作智能机器人,也就是机器人本身不但自己工作,可以和人一起工作,人和它能够协同工作。这一点包括智力协同和动作。


  我们市场上已经有一些协作机器人,比如遨博这些,但是这些机器人目前要有一些安全防范才能做到,真正以协作机器人,机器和人完全在一起,再一个工作环境里,这就需要非常重要的控制,叫做运动态势的感知和控制。也就是说,对机器人,不管它走得多快,它和人之间协作的时候,我们走的每一步,能够预测下一步走在什么地方。这个和它姿态,和人姿态之间能不能协同,而这个协同能不能变得安全,动作同步,共同完成一个工作。所以现在的机器人控制大部分是运行轨迹的控制,点位的控制,未来的机器人控制,应该是在整个空间内它的姿态,它的方位,以及它下一步工作的行为。所以,未来的真正的协作应该是对机器人进行态势的感知和控制。那么,这个态势感知一定要有预测,要有动作控制,要有执行,要有机器人和人的匹配。


  那么,这其中有一个就是讲到第一个是机器人,机器人可以是单臂的,也可能是多臂的,也可能是双臂的,要和你其他工艺装配的,这是我们第一个是机构与机构的协同。第二个就是机器和人之间的交互和协同。所以说,我们对于机器人的控制和人的行为之间的交互非常重要的,这些东西都是要人工智能的介入。


  第二个人机协作,人和机器完全可以无间隙的接触,还能够机器人重复它的动作,在一起工作,这个过程就是人和机器之间的交互的循环。也就是说,你人的思维的过程,和机器动作感知反馈的过程,是要同步的。这种同步才能导致你运动的同步,姿态同步,以及与你之间的安全。


  第三个就是机器人和机器人连起来,就形成了制造单元,形成了生产线,形成智能车间,这一块我们就是说是网络机器人,这个网络机器人需要协同控制,以及群智网络控制。


  这里头为了方便我们做工业4.0,我们下面的机器人,下面的机器人称之为操作机器人,对于能够进行调度,进行生产调度的我们叫车间主任机器人,对整个车间进行物流和资源的规划的,我们叫做厂长机器人。这样我们把一个智能工厂分成三个层次,每个层次都有一个单个的机器人变成自组织群体的机器人。这是我们目前情况,这样做是工厂能够自主起来,而不需要大量的软件和硬件。特别是这就是我们基于这种工厂的三个层次,机器之间的集成,人和机器管理集成以及整个车间形成了三个层次,再就是最底下这一层,就是我们整个机器和机器人辅助设备,加装设备,中间是管理,最终是云大脑的集成。


  这是用完全用群智网络做的,这里面没有一个中心,都是他们通过AGV,通过我们的群智网络控制器传递输送,完成整个车间的智能化的生产。


  除了机器人零部件,包括酿酒的过程,这是一个流程工业,现在在国窖用机器人酿酒,酒的品质,效率都提升,旅游的人都要去这个车间尝机器人造的酒。另外我们对于这种芯片里的这种铜线,铝线加工,通过群智网浪的监测也能够得非常好。


  那么,我们把工业机器人定义为自主智能机器人,定义为协作机器人和网络智能机器人,这就形成了我们不同的个性化生产或者是规模化生产,还有这种区域性生产的制造智能单元,根据这些单元我们组合成不同新型智能工厂,这样形成新一代个性化制造。


  未来不管车辆,家居都走向个性化制造,就是个性化定制,网络化制造,智能化的产品,这一种制造不是规模化制造,现在是适应规模化制造自动化的机器人已经不适应了。我们必须要有个性化的生产的智能,生产的柔性,以及程序的编程,因此我们下一步要要知道这个机器人,最近瓜子二手车找我,说这个机器人可以背的,下来就可以工作的,越来越多机器人种类发生了变化。这是一个给江西家具厂,对他们家具生产进行了一个群智机器人改造。这是对个性化家具定制的制成,你的家具首先要设计成智能产品,本身坐在这个椅子上怎么坐得健康,我身上发烧了,我有颈椎病怎么能够探测和让我能够坐得更好,基于智能产品的出发,我们进行VR设计,进行手机的下单,进行零件的生产。最后经过我刚才说的这种自主智能,群智智能以及网络智能组成一个生产车间,来进行自组织生产。这是我们对江西家具厂宏观设计,对一个椅子已经进行了成功的生产。


  下面我进行一下总结。


  就是说,随着个性化生产,智能化生产,以及对产品智能化的要求,使我们的工业界智能制造发生了巨大的变化。我们应该面对这样的变化,重新定义我们的工业机器人,使它能够适应个性化,使它能够适应柔性化的生产,使它能够适应制订化生产。


  我们把机器人分为四个类别,第一个最简单自主智能机器人,它应该是本身有完整的产品,有柔性,有智能,能够形成闭环,完成它的动作,这样对创业者,对个性化生产的小企业可以用的。


  第二个是协作智能机器人,这个就是人和机器的安全,舒适,智能化交互,这种机器人,这种机器人可以对我们的协同化生产,协同化单元。


  第三个网络智能机器人,要实现人和数据和物流协同,形成三个流程融合,这个就需要一个生产线和生产车间,最终我们群智机器人就是对一个工厂,有机器本体的装备的连接,同时,有管理流,虚拟的数字生成单,还有一个分布的云大脑,我们这个分布云大脑不是云平台,而是一个由机器人大脑和人大脑群脑分布群体,这是群智智能机器人,总而言之,我们认为如果我们想把工业机器人的市场扩大,我要解决我们目前工业机器人的困境,必须面对新型智能制造的工厂,发展新的重新定义的工业机器人,使我们中国的工业机器人走出我们新特点,而不是仅仅跟在四大家族背后,这样我们永远是跟跑,我们要争取并跑,最终达到领跑。谢谢大家。


关键词:机器人,工业机器人,甘中学 | 作者 :

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