工业机器人介绍5621911.pptx
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1、四川大学制造科学与工程学院工业机器人一、制造模式变革与智能制造二、机器人智能制造模式分析三、中国机器人产业发展现状四、新一代机器人技术发展趋势一、制造模式变革与智能制造“新工业革命”正在以“山雨欲来风满楼”的架势席卷全球。平台技术和平台型企业是新工业革命产业生态环境系统的主导力量,新的工业模式将促使产业组织结构由集中式控制向分散式增强型控制的产业生态转变。对于制造业而言,成本竞争是一个永恒的话题,但目前我们所面临的现实却是人口红利逐渐消失,劳动力成本猛增。而另一方面,低附加值的现状还在继续,资源环境已不可持续,高端制造竞争力不足,低端制造又面临外流,所以现在不是需要简单的转型升级,而是需要制造
2、模式的变革。劳动力短缺 劳动力短缺劳动力成本急剧上升 劳动力成本急剧上升产能过剩 产能过剩市场需求个性化 市场需求个性化技术与产品的快速更新 技术与产品的快速更新制造业面临的问题制造业模式变革技术“红利”(功能、性能、成本)支撑全球面临技术模式变革美国的再工业化美国“制造业回归”(2009年起)n 美国丧失了低端产业的领先优势n 高端产业市场也落后于德国和日本n 美国在制造业相关的R&D投入和活动在逐渐衰退 美国总统奥巴马在2012年国情咨文中提出,经济发展、就业增长、国家安全的关键是制造业。智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局!美国的高端战略:保持在高端制造领域的研发领先、技术领先和制造
3、领先。n 机器人n 数字制造n 人工智能 2012年,美国奇点大学Vivek Wadhwa教授在华盛顿邮报撰文:“Why it is chinas turn to worry about manufacturing?欧洲新工业革命(I4.0)德国以工业4.0计划为引领的制造业领先计划(2013年3月发布)n 制造业是德国传统的经济增长动力,德国装备制造业全球领先n 德国在应用信息技术,如嵌入式系统、应用软件等领域全球领先双领先战略目标:1、全球领先的装备制造业2、领先的智能制造技术提供者智能机器人技术和产业将影响全球制造业格局!德国的前瞻战略:通过利用信息物理系统CPS相结合的手段,将制造业向
4、智能化转型。中国制造模式难以持续三大要素 面临困境1)劳动力密集2)低成本、低附加值3)严重损耗资源环境1)劳动力结构性短缺、人口红利到期2)高成本、高附加值3)资源环境无以为继高耗能,高污染,低技术含量,低附加值劳动力效率1/8单位GDP 耗能:8 日本,4 美2 韩国、印度制造业模式变革与智能制造 改变原有制造业的模式n 现有的制造系统无法满足未来市场的需要n 快速市场响应(以电子消费品为例)生命周期只有24个月调整生产系统适应新产品需要140-160天n 全球化生产组织跨价值网的企业间集成不在价值之内,参与不了全球化组织“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将
5、影响全球制造业格局 我国将成为全球最大的机器人市场。我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多地占领市场。习总书记2014年两院院士大会上讲话习主席说:以物质生产,物质服务为主的经济发展模式向以信息生产、信息服务为主的经济发展模式转变。一场革命 信息化信息技术已经成为率先渗透到经济社会生活各领域的先导技术。两股洪流无人化,智慧化三个技术高地机器人,数字制造,人工智能。影响未来的颠覆性技术Disruptive technologies无人(自主)化包括智能化、自动化、网络化例:四大无人机系统Uvs,UxV空中无人机 UAVs、Unmanned Aerial Vehicles地面无人车 U
6、GVs、Unmanned Ground Vehicles水面无人船 USVs、Unmanned Surface Vehicles潜水艇 UUVs、Unmanned Underwater Vehicles例:智慧XX“物化成人”“灵魂”信息化技术“灵魂”附于制造业智能制造 智能制造泛在制造智能机器人智慧化什么是人工智能?智能科学 从微观、宏观层面研究大脑,解释人类智能的产生机理,即脑科学。基于揭示的原理,用模拟的方法加以实现就是人工智能。人工智能技术的进步是提高智能制造和智能机器人水平的制高点。我国2013年装备制造业产值20万亿,约占我国GDP 1/3,全球装备制造业占比1/3。2014年我国
7、高端制造业占比10%。问题:核心技术 基础工业 人才 只有把核心技术掌握在自己手中,才能真正掌握竞争和发展的主动权,才能从根本上保障国家经济安全、国防安全和其他安全,不能用别人的昨天来装扮自己的明天,不能总指望依赖他人的科技成果来提高自己的科技水平,更不能做其他国家的附庸,永远跟在别人的后面亦步亦趋。习总书记说:我们要组织精干力量突破若干核心技术,组织有实力的单位对部分基础零部件进行攻关。现代化武器、重大装备、各类智能产品控制系统心脏的芯片80%以上依赖进口;飞机发动机、机载电子设备和配套件大量进口;高铁所需部分核心零部件80%以上需要进口;工程机械所需的高压泵、阀、马达及控制系统几乎全部进口
8、;机器人重的伺服电机、减速器等。什么技术是核心技术?我们必须的,别人会,我们不会的技术,无论是整机还是部件。特别是软件。我国部分大型企业缺少创新的动力和积极性,不少企业担不起“以企业为创新主体”的责任。导致以企业为主体产、学、研结合实际效果不佳,不能获得预期成果。中国国家战略 我们不仅要把我国机器人水平提高上去,而且要尽可能多的占领市场 机器人革命有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点,将影响全球制造业格局,而且我国将成为全球(数万亿美元)最大的机器人市场。机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”,其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的一个标志机器人的地位:1)影响制造
9、业格局2)万亿美元市场2)制造业皇冠顶端的明珠二、机器人智能制造模式分析机器人与人的深度融合 人类与机器的联合,即嵌入我们大脑的知识和技巧将与我们创造的容量更大,速度更快,知识分享能力更强的智能相结合。我们的智能会逐渐非生物化,其智能程度将远远高于今天的智能一个新的文明正在冉冉升起,它将使我们超越人类的生物极限,大大加强我们的创造力。在这个新世界中,人类与机器、现实与虚拟的区别将变的模糊,我们可以任意的装扮成不同的身体,扮演一系列不同的角色。节自奇点临近据估计:2010年:出现第一代低级通用机器人 能从事简单的家务劳动 智能水平相当于小爬虫(Small Reptiles)2015年:有机械手的
10、实用型机器人 多台合作完成多种任务 其技能(skills)相当于青蛙(Frog)2020年:通用机器人可从事大多数简单乏味的劳动2030年:第二代通用机器人 具有类似哺乳动物(Manmal)智能和识别能力 有限的学习机制,在叉路口可根据经验选择路径 第三代机器人,类似灵长类动物(Small Primates)的智能白领机器人 知识工业自动化 运用机器人进行复杂分析,精确判断,创造性的解决问题,越来越多的知识工作由机器人(软件机器人)来完成。将会出现机器人工程师、机器人设计师、机器人管理员等。机器人支撑制造模式变革n 新一轮工业革命需要机器人技术支撑n 劳动力成本不断上升加速机器人需求n 新技术
11、进步扩大机器人应用范围n 客户化定制依赖于机器人制造未来制造业挑战机器人改变了生产方式,带来制造业模式变革。制造业三项关键技术n 生产方式:数字化制造n 生产决策:人工智能n 生产工具:智能机器人技术因素:机器人技术进步Speed,AccuracyPayload,reliabilityInteraction CapabilityMuliti-sensorIntelligent ApplicationsNetworking CapabilityFrom a“robot worker”to a“robot technician”工业机器人带来的经济效益1、改善劳动条件,逐步提高生产效率。2、更强与
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