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多臂協(xié)作機器人助推制造進入“分享經(jīng)濟”時代

??2022-04-19 閱讀:76
未來 機器人的發(fā)展將會根據(jù)專業(yè)化進行分工,研發(fā)出執(zhí)行機器人、管理機器人、決策機器人等不同類別的機器人,與 3D打印、工業(yè)VR等充分結(jié)合,使多臂機器人成為打造智能網(wǎng)絡(luò)制造的新模式,實現(xiàn)機器與人的完美協(xié)同、共存共享,形成一個分享經(jīng)濟的時代。
  
  目前,中國正在發(fā)展工業(yè)制造2025,也就是德國的工業(yè)4.0,適應(yīng)這種新形勢是所有工業(yè)領(lǐng)域的人面臨的問題。智能制造需要心靈手巧的多臂機器人,心靈手巧的機器人是網(wǎng)絡(luò)化制造的智能引擎,網(wǎng)絡(luò)化的立體制造是中國工業(yè)制造的新模式。
  
  工業(yè)機器人的未來
  
  現(xiàn)在工業(yè)機器人在中國有四大家族一說,瑞士的ABB、德國的庫卡、日本的發(fā)那科和安川電機占據(jù)了中國的主要市場。中國很多人在發(fā)展工業(yè)機器人,都想占領(lǐng)這個重要市場,但是我們做工業(yè)機器人的都知道,真正的工業(yè)機器人技術(shù)、智能機器換人是百分之三十,百分之七十的工作工業(yè)機器人還不能做。為什么?現(xiàn)在所謂的工業(yè)機器人實際上是一個Manipulator,就是一個工業(yè)機械臂,它沒有手,更沒有人的這種智慧。所以說要想讓工業(yè)機器人在中國大力地發(fā)展,真正能夠代替人去做那些目前工業(yè)機器人不能做的工作,必須發(fā)展心靈手巧的雙臂機器人和多臂機器人。

  大家想一想,自從第二次世界大戰(zhàn)亨利·福特發(fā)明了流水線,從而大大提升了生產(chǎn)的效率,但是卻把每一個工位的工作非常簡單化了。這個簡單化造成了流水生產(chǎn)線必須是有物流的鏈條來支撐,因為它就是一只手。我們?nèi)嗽谧鲞@個工作的時候是兩只手,我們還有眼睛、大腦。人就是靠我們自己的這種智能和手的感覺,柔性制造出來了精密的瑞士手表,所以要想回復到這個時代是個性化的工作時代,但是人的效率是很低的。要想真正能夠?qū)崿F(xiàn)個性化制造就要有像人那樣的智慧、柔性和有眼的工作,但是要比人的工作效率更高、更準確、更穩(wěn)定,這就是我們需要的心靈手巧的工業(yè)機器人。
  
  什么是“心靈”?心靈就是我們的智慧、邏輯思維、判斷、學習和決策能力。什么是“手巧”?就是我們的手根據(jù)我們的感覺做出的及時行動,以及根據(jù)我們的直覺和經(jīng)驗加上大腦的邏輯判斷三個層次形成的。人的手巧既是手的柔性運動,也是人的直觀感覺,還是人的經(jīng)驗,就是我們所說的Knowhow,你很難把它說清楚,但是有的人就是做得那么巧,有的人就做不巧,所以不是單純的人工智能。要想發(fā)展工業(yè)機器人,必須發(fā)展“心靈手巧”的機器人。Thinkingasahumanbeing,Actlikeananimal,這樣一個多臂機器人的功能實際上要超過人。
  
  這是我們做的一個工業(yè)機器人,也是在鍛煉它的敏捷性,還有我們給中車做的三只手,就是兩只手加上腦袋上的一只手同時在安一個玻璃。
  
  心靈手巧的機器人有多少?最簡單的就是雙臂機器人,就像人一樣工作,但是作為一個智能機器人來講,我們可以仿造動物界的多臂多足。我們認為未來的機器人可以有雙臂和三臂的工業(yè)機器人,未來也可能有人做得更多,包括全工位的雙臂機器人,一個機器人可以做八個工位的工作。
  
  多臂機器人是網(wǎng)絡(luò)化制造的智能引擎
  
  之前是講的心靈手巧的基本概念和種類,心靈手巧機器人是網(wǎng)絡(luò)化制造的智能引擎?,F(xiàn)在都是個性化需求,每個人要有適合自己穿的衣服,茶杯也是只屬于自己的茶杯,不可能是一種規(guī)模化的生產(chǎn),個性化的制造只有心靈手巧的多臂機器人才有可能。
  
  光有這樣的心靈手巧的機器人行嗎?還是不行,因此我們不是把一個心靈手巧的機器人僅僅做成一個自動化機器操作,我們的心靈手巧的機器人既是一個智能終端可以執(zhí)行,還是一個網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)或者網(wǎng)絡(luò)控制器,同時還是能夠決策、服務(wù)的云決策 平臺。我們這里所說的心靈手巧的機器人不光是一個簡單的執(zhí)行者,還是一個智能中斷和CPS網(wǎng)絡(luò)控制器以及云制造平臺綜合的、有智能和柔性動作的機器人。
  
  一個心靈手巧的機器人分為三個層次:執(zhí)行端就像人的小腦,有及時的執(zhí)行功能,一旦你的手感知到了你的物體,眼睛看到的以及大腦及時的反應(yīng),這個層次是一個智能的反饋。我把這個叫做自組織智能閉環(huán),也是我們心靈手巧機器人最底層、最及時、最迅速的反應(yīng)。
  
  這是操作者和機器人進行互動的時,會從人的視覺進行觀察,得到需要校正的環(huán)境變化,只是機器人內(nèi)部調(diào)整控制的策略以及目標,這就是把人的智能和機器進行了協(xié)同,把智能放到機器進行循環(huán),再把信息傳送到自動線,然后根據(jù)人的要求再進行閉環(huán)和調(diào)整,這個就是網(wǎng)絡(luò)智能閉環(huán)。我們一個車間和一個工廠不可能只有一個機器人,因此機器和機器之間的互動、自動線和自動線的互動、人和機器的互動、操作者和管理人員的互動才是工廠車間完成一個產(chǎn)品的加工、制造、裝備以及作為產(chǎn)品送出去。這個過程里面我們就有最底層的執(zhí)行智能,還有中間的網(wǎng)絡(luò)智能,以及把所有的互動網(wǎng)絡(luò)化以后,最高層的云制造平臺對這些智能的綜合,形成了我們最佳的調(diào)度、優(yōu)化、控制以及進化的功能、傳遞到各個網(wǎng)絡(luò)的各個部分,也是他們大伙協(xié)調(diào)一致的工作,這個就叫做群智智能閉環(huán)。我們工廠的機器人不光是操作者,還有車間主任機器人和公司領(lǐng)導總裁機器人,也有更高的管理機器人,人和機器之間的協(xié)同工作車間才真正叫做智能工廠車間??梢钥吹竭@兩個車之間是有協(xié)同的,要么就撞車了,就是你做兩個工作我做兩個工作,這種分配是經(jīng)過他們之間相互的交流、通訊以及分類來進行。
  
  講到這里,我認為心靈手巧的多臂機器人是一個分布式的智能結(jié)構(gòu),最底下的就是自組織的執(zhí)行智能,第二層是人機協(xié)同的網(wǎng)絡(luò)智能,第三層是整體的人機交互群體智能,三層智能的水平形成了心靈手巧機器人的協(xié)同工作。大家都知道熊是哺乳動物,它的智能遠遠高于蜜蜂的單體智能,但這是熊的熊窩和蜜蜂蜂巢的區(qū)別,可以看到蜂巢無論是最小結(jié)構(gòu)還是最佳保護的能力都遠遠高于熊窩,這就說明這種群智網(wǎng)絡(luò)的智能遠遠大于個體。因此,我們現(xiàn)在構(gòu)畫的智能制造工業(yè)4.0結(jié)構(gòu)就是基于這種分布式、無中心的網(wǎng)絡(luò)化智能造成的智能制造網(wǎng)絡(luò),依靠心靈手巧的機器人構(gòu)造智能工廠的網(wǎng)絡(luò)。
  
  大家可能會說人家都在講個性化制造,你怎么來了一個網(wǎng)絡(luò)化制造?這是我想講的一個問題,第二次世界大戰(zhàn)以后亨利?福特發(fā)明了自動流水線造成了工廠鏈條式的生產(chǎn),但是大家可以想一想,一旦以后每個人、每個家庭作為一個制造的單元,要想形成規(guī)?;⒏咝У闹圃?,唯一可以用的就是我們的物聯(lián)網(wǎng)和CPS網(wǎng)絡(luò)連起來,在一個大的網(wǎng)絡(luò)下面操作才能由個體的智能化變成一個規(guī)?;?、高效的,而且能夠體現(xiàn)個性化特征的制造。這個制造唯一的狀態(tài)就是網(wǎng)絡(luò)化,因此網(wǎng)絡(luò)化制造是中國制造2025或者工業(yè)4.0的一個顯著特點。在這種情況下,正如現(xiàn)在西門子和德國所做的,就是我們有一個實體的工廠,也有一個虛擬的工廠,虛擬的工廠和實體的工廠連成一塊形成了一個CPS網(wǎng)絡(luò),這個網(wǎng)絡(luò)下就可以運行真正個性化的智能制造。
  
  萬能制造平臺實現(xiàn)真正的個性化制造
  
  我們?yōu)閯?chuàng)客做了一個萬能制造平臺,叫做全方位柔性加工雙臂機器人平臺,就是我的機器人可以用雙手這樣加工,一個制造平臺就可以有八個工位來做,同時還有數(shù)據(jù)庫和 工具庫,因此對一個創(chuàng)客來講,要想做出什么東西,有了這樣一個平臺就可以完成你的個性化制造,這個叫做萬能制造平臺。另外就是對個性化的車間和工廠,它的基本單元是什么呢?我們做工業(yè)的都知道,對于一個工業(yè)來講核心工藝主要是鑄造和焊接,前面是叫做Pre-processing,后續(xù)的是Post-processing,這三個單元作為一個基礎(chǔ)來構(gòu)造我們的智能車間。顧客可以根據(jù)你的需求說要什么顏色和元件,然后我們當場就可以制造,這里有你的名字,還有所有工藝加工的過程。對于大型企業(yè)還不能做到個性化定制,應(yīng)該是規(guī)?;ㄖ?,現(xiàn)在我們給中國中車的高鐵在做一個全自動化的東西,它的加工制造百分之七十還是手工,就是在做整體全自動化的。這是移動的物流平臺,和單臂機器人、多臂機器人和雙臂機器人之間的交互形成了一個工作的反饋量,大概到2018年中大家就可以在豐臺看見我們?nèi)詣拥氖痉毒€。
  
  第二次世界大戰(zhàn)由于亨利?福特發(fā)明的汽車流水線的興起造成了制造新的方式,現(xiàn)在我們必須通過CPS網(wǎng)絡(luò)和心靈手巧的機器人,加上云大腦三個部分構(gòu)成新的二十一世紀亨利?福特的生產(chǎn)模式。這種模式可以用于我們的工業(yè)生產(chǎn),同時也可以把這種原理用于我們的服務(wù)。未來我們想給老人、小孩服務(wù)的話,手沒有柔性是不行的,手不安全是不行的,所以柔性的機械手和心靈手巧的手臂是進入家庭的一個門檻,也是一個切入口。

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