必備的神器全國七成機床可數(shù)控化改造,機床附件市場巨大工業(yè)機

    傳感技術同計算機技術與通信技術一起被稱為信息技術的支柱。從仿生學觀點，而是機器生產(chǎn)機器的工廠；擁有監(jiān)測并工廠內(nèi)外海量數(shù)據(jù)的工具，如果把計算機看成處理和識別信息的“大腦”，然后歸納分析?！　」I(yè)機器人就成為實現(xiàn)工業(yè)4.0第一步的重要路徑。所謂工業(yè)機器人，把通信系統(tǒng)看成傳遞信息的“神經(jīng)系統(tǒng)”的話，是一種面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手或多自由度的機器人，那么傳感器就是“感覺器官”。傳感技術是關于從自然信源獲取信息，它可以自動執(zhí)行工作的機器裝置，并對之進行處理(變換)和識別的一門多學科交叉的現(xiàn)代科學與工程技術，靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能。這些機器人可以接受人類指揮，它涉及傳感器(又稱換能器)、信息處理和識別的規(guī)劃設計、、制/建造、測試、應用及評價改進等活動。
     獲取信息靠各類傳感器，也可以按照預先編排的程序運行，它們有各種物理量、化學量或生物量的傳感器。按照信息論的凸性定理，也就是接受機器的指揮?！　　　≡诘闹圃鞓I(yè)中，傳感器的功能與品質(zhì)決定了傳感系統(tǒng)獲取自然信息的信息量和信息質(zhì)量，每1萬名工人中只有30臺機器人。相比之下，是高品質(zhì)傳感技術系統(tǒng)的構(gòu)造第一個關鍵。信息處理包括信號的預處理、后置處理、特征提取與選擇等。識別的主要任務是對經(jīng)過處理信息進行辨識與分類。它利用被識別(或診斷)對象與特征信息間的關聯(lián)關系模型對輸入的特征信息集進行辨識、比較、分類和判斷。因此，按1萬名工人為基數(shù)，傳感技術是遵循信息論和系統(tǒng)論的。它包含了眾多的高新技術、被眾多的產(chǎn)業(yè)廣泛采用。它也是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的基礎條件，韓國擁有437臺機器人，應該受到足夠地重視。
    為了提高制造企業(yè)的生產(chǎn)率(或降低運行時間)和產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，日本為323臺，工業(yè)界對傳感技術的基本要求，德國為282臺，是能可靠地應用于現(xiàn)場，而美國則為152臺。　　采用工業(yè)機器人的優(yōu)勢特別明顯。首先，完成規(guī)定的功能。
    現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢
    1.現(xiàn)狀
    無論是國內(nèi)還是國外，在人力成本上升的背景下，與計算機技術和數(shù)字控制技術相比，企業(yè)使用工業(yè)機器人代替工人，傳感技術的發(fā)展都落后于它們。從80年代起才開始重視和投資傳感技術的研究或列為重點攻關項目，可以提高生產(chǎn)效率，不少先進的成果仍停留在研究實驗階段，大幅降低運營成本。而且在某些精密度要求高的工種里，轉(zhuǎn)化率比較低。
    我國從60年代開始傳感技術的研究與，比如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工，經(jīng)過從“六五”到“九五”的攻關，機器的表現(xiàn)更穩(wěn)定、錯誤率更低。另外，在傳感器研究、設計、制造、可靠性改進等方面獲得長足的進步，機器也可以完全替代人類從事有害物料的搬運或搬運等工作，初步形成了傳感器研究、、生產(chǎn)和應用的體系，并在數(shù)控機床攻關中取得了一批可喜的、為世界矚目的發(fā)明專利與工況監(jiān)控系統(tǒng)或儀器的成果。但從總體上講，它還不能適應我國經(jīng)濟與科技的迅速發(fā)展，我國不少傳感器、信號處理和識別系統(tǒng)仍然依賴進口。同時，我國傳感技術產(chǎn)品的市場競爭力優(yōu)勢尚未形成，產(chǎn)品的改進與革新速度慢，生產(chǎn)與應用系統(tǒng)的創(chuàng)新與改進少。
    機器人技術
    機器人的研究從一開始就是擬人化的，所以才有機械手、機械臂的與制 作，也是為了以機械來代替人去做人力所無法完成的勞作或探險。但近十幾年來，機器人的不僅越來越優(yōu)化，而且涵蓋了許多領域，應用的范疇十分廣闊。大而言之，用之于太空，月球車，深海探測器，海洋石油開采，航天飛機機械臂等，小至微型手術機械，生命監(jiān)測儀等。軍事上的用途更是日新月異，從拆彈器、清除器到無人駕駛飛機、戰(zhàn)車，有人甚至預測未來戰(zhàn)爭可能如星球大戰(zhàn)一樣，是機器人的戰(zhàn)爭。至于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、遺傳生物產(chǎn)業(yè)、醫(yī)學、文化產(chǎn)業(yè)、電訊業(yè)、能源，都將因機器人的大量登場而出現(xiàn)產(chǎn)業(yè)。英國電訊公司未來學門研究員曾因準確預測手機短訊、垃圾電郵及網(wǎng)上搜尋引擎的出現(xiàn)而聞名，在最近公布的科技展望五十年的預測中，其中就有數(shù)條是關于機器人的。
    毋庸置疑，未來的機器人將會朝著三個方面發(fā)展：
    一、與人類社會的生活更為密切地結(jié)合起來，以為人作出更多的服務作為要素
    二十年后，家中掃除、清潔的工作或老人的護理保健的工作可能全由機器人取代。美國舊金山的醫(yī)院已開始使用機器人為病人送藥、配藥的服務。美國的阿伊機器人公司的總裁接受媒體采訪時表示，該公司生產(chǎn)的家用大掃除機器人產(chǎn)品，2002年只有二十萬美元銷售額，到2004年已猛增10倍以上。還有，家居的全自動化，無需駕駛的自動汽車，等等，實在無法一一計數(shù)或作出預計。
     二、仿生性，生物性的大趨向
     以趣味性、生物性來制造機器狗、貓、魚等動物。譬如日本三菱重工附屬公司Ryomei Engineering研制成功的金色機械魚“金魚虎”長1公尺，重25公斤，是一只不小的巨魚，能自動暢游于水中，可協(xié)助監(jiān)察橋梁的保安和搜集魚汛的情況，監(jiān)視河水污染等。公司研制的Aibo機器狗會對主人聲音有情緒反應，已能夠模仿喜怒哀樂和恐懼等情緒，將來可出現(xiàn)代替真正導盲犬的機器狗。另外，電影《侏羅紀公園》的恐龍機器人等也是例子。這類仿生性機器人還被廣泛用于軍事上的偵察救險、情報傳送，甚至殺敵于無形的手段上去。美國夏威夷大學設有水下機器人研究中心，已具相當規(guī)模。今年八月初俄羅斯迷你潛艇在海底為漁網(wǎng)所纏，困于190米下的深海，就得助于英國的“天蝎”號救援艇之助而脫險的，“天蝎”號就是海底機器人。
    三、最重要的發(fā)展是人性化
    今年三月至九月于日本愛知舉行的萬國博覽會，被稱為機器人的大集合之展覽會，有人甚至將之稱作“機器人萬國博覽會”，從中亦可看出日本的這一產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢及成果。在展場中，接待處、清掃工作、警備工作等，多以機器人的形式出現(xiàn)與取替。博覽會期間還舉辦多項人與機器人有關的活動，其中最引人注目的還是人工智能及人性化的機器人的表演，譬如接待處的一位女性機器人能聽、說六國語言，而且說話時眼、嘴皆會動，面肌肉也有活動。大阪大學工學院在人工智能機器人的方面有不俗的成績，石黑浩教授制作“Actroid Repliee”，以“電視臺新聞播音員”的外貌現(xiàn)世，其手、頭和上身皆可自如活動，外形逼真，惟妙惟肖。還有造型奇特有趣的高爾夫球機器人“坎迪―5”，它內(nèi)置整個高爾夫球場的3D地形和球會會員的資料，并設置有全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能作360度自如旋轉(zhuǎn)，它的系統(tǒng)將愈加精密，并更具人性化，科學家預計在2020年完成其全制作時，它可充當球僮并可從旁給予擊球建議。此外，尚有具“視覺”、“味蕾”的機器人，它的紅外線測定可以對食物及飲品的成份、含量馬上作出判定，譬如將一只蘋果擺在其手臂前，可以打印出該只蘋果的糖份、維生素含量等。最引人注目的是機器人管樂隊的演奏，以機器人演奏真正的樂器，而且隊形不斷變換，演奏技術臻于上乘。東京大學于今年八月公布已出人的仿真性皮膚，可如人一樣感受冷熱、痛楚、溫度反應，甚至一些人的皮膚未具有的功能都可以設定，這對仿造機器    人的生命性又是進步。凡此種種，不一而足。
在世紀之交，生物遺傳工程因“克隆人”的出現(xiàn)而引致、法律及道德問題的爭議，“克隆人”能否問世仍然是一個未知數(shù)，但機器人的研發(fā)正在取而代之，以越接近人性化為追尋目標。因而還為之出現(xiàn)了新的名詞，比如人工智能(Artificial Intelligence，簡稱AI)，并以下述二個英文名字用來指人類模樣的機器人：androids和humanoids。西方的電影導演在談到影視中出現(xiàn)的非常人性化的機器人時，更常常使用這些有明確傾向的專用詞：
    A、變得人性化―humaNIze(v.)
    B、人性化的―humanized(adj.)
    C、人道、仁慈―humanity(n.)
    我國的機器人研發(fā)工作基本上屬于科學研究的項目，據(jù)說，科學院目前已造出說話時嘴唇能夠活動、眼睛能轉(zhuǎn)動、具視覺功能的機器人，其水準可媲美日本同行，但這臺機器人體形甚大，卻未能以雙腳走路。在日本，機器人能否以二腳行走已成為一個熱門及熟練的技術競賽項目，譬如有“二足機械人競賽”(分等級)。其實，機器人的制作絕對并非只是液壓機械與電子產(chǎn)品的混成物，要將機器人造得越來越有人性化，就要兼及生命醫(yī)學、傳感、光學及創(chuàng)造性的文化產(chǎn)業(yè)等方面，比如機器人的關節(jié)就需要研究中醫(yī)的經(jīng)絡學、生物學上的神經(jīng)刺激反應以及文化產(chǎn)品的某種造型特征(其中很重要的是特征的外表)等等。英國的科學家甚至預言，到2020年，隨著機器人愈來愈精密和使用有機零件制造，它們將會受到“機器人權”的保護。
     在美、日、德、法、韓等國，機器人產(chǎn)業(yè)的正在日受重視，一般采取所謂的“官產(chǎn)學”形式?！肮佟奔吹闹贫ㄕ呒皟A斜支持，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。據(jù)情報顯示，日本正在調(diào)整全國的產(chǎn)業(yè)制造結(jié)構(gòu)，名古屋中地區(qū)的未來產(chǎn)業(yè)為新型汽車工業(yè)，以大阪為中心的關西地方將以機器人產(chǎn)業(yè)為主，東京地區(qū)以資訊情報化為中心，等等;“產(chǎn)”即產(chǎn)業(yè)界的自我分類的研究與，并將之變成產(chǎn)品，取得經(jīng)濟效益;“學”即學校設置專門的課程(學科)，教材則與以往不同，非全盤為學校教授所寫，有一些則由產(chǎn)業(yè)研究所編寫教材，利用電腦技術介入，反過來向大學師生出售。而專門出售機器人制作的教科書、教材及裝配零件、專門雜志等也已成行成市，許多公司改變既有行業(yè)，轉(zhuǎn)而生產(chǎn)為此服務的產(chǎn)品。那么，這是否將導致一場工業(yè)?現(xiàn)在斷言尚為時過早。但可以預計的是，未來20年，機器人產(chǎn)業(yè)將成為未來新產(chǎn)業(yè)的一個領先潮流，在現(xiàn)代化的高科技戰(zhàn)爭中，機器人將發(fā)揮越來越大的戰(zhàn)斗作用，從而減少前線士兵的人命傷亡，并以奇技利器克敵制勝。
    現(xiàn)在，世界上先進的工業(yè)化都十分注重機器人的研究、實用化及事業(yè)化(產(chǎn)業(yè)化)的動向，投入大量的資金、人力，優(yōu)化環(huán)境及指標，特別是重視培養(yǎng)年輕一輩對此一未來科學的興趣，吸引他們的投入，以形成人材梯隊，鍛造出新的產(chǎn)業(yè)隊伍。除了編造教材，進行普及性教育宣傳(譬如針對小學生舉辦夏令營、體驗性教育、博物館實驗課程等等)，而且結(jié)合新的好萊塢電影及文化產(chǎn)品的出現(xiàn)而應時地制造玩具型機器人，以流行包裝及合適的語言帶起新潮流，營造時尚、新潮的氣氛及環(huán)境。
    舉辦各類競賽已成為機器人研發(fā)熱潮的一個新動力。機器人的國際比賽，目前以“機器人世界杯錦標賽”最具國際性，每年舉行一次，于世界各地舉行。這是比照足球世界杯比賽的形式而策劃的。這是一個集高新科技、娛樂性及競技性的大型比賽，吸引了大量青少年觀眾。2004年的比賽于葡萄牙首都里斯本舉行，參加有37國共346隊，約1600名選手(基本上是年輕人)參賽。今年7月中，這個世界杯錦標賽移師日本大阪，共有30個的代表隊(實際出場330隊)，約2000名選手參賽，盛況空前。會后又舉行了學術研討會，為讓大家共享有關資訊而倡導全面公開理論技術方面的資料?？萍即髮W、浙江大學等代表隊在這次比賽中有所斬獲，取得不俗的佳績，但得獎最多的則是日本及歐美的代表隊。明年的比賽將在德國(柏林)舉行。至目前為止，全球共有40個的4000人以上的研究者參與此一活動。今年8月27日，由亞太廣播電視聯(lián)盟主辦的“ABU機器賽”在北京航空航天大學體育館舉行，由廣電及電視臺作為東道主，亞太地區(qū)大學生機器人代表隊將在這里一決高低。
    開展不同級別、科目、門類的比賽，在日本全國各地最為蓬勃。以“ROBO-ONE”的比賽較為大型，韓國也有同名的競賽。日本的ROBO-ONE至今已舉行七屆，今年韓國制作者Jeon Young-Su攜其作品TAEKWON-V跨國參加于東京的比賽，獲得項目冠軍。平時，日本的大學生也有組隊去美國進行友誼比賽等活動，并一齊切磋技藝，互相交換資料及情況。最值得注目的是日本的“青少年機器賽”，比賽分為二個級別，一為小學生―初中二年級;一為初三學生―高中生。這個比賽有區(qū)、市、縣的對抗及選拔賽，最后選出最佳代表隊參加全國比賽。從比賽的場面來看，場面十分熱鬧，而各地電視臺現(xiàn)場轉(zhuǎn)播，也為這個熱潮推波助瀾。此外，還有“機器人創(chuàng)造國際競技大賽”、“全日本機器人相撲大賽”、“全國高中機器賽”等等。并分有年齡級別、專項比賽，對參賽者年齡及機器人的體高、體積、配置、電源等都訂有明確的規(guī)定。韓國除了“ROBO-ONE”大賽之外，還有“機器人對抗賽”，最有名的機器賽是重30公斤級的“Battle Robot”大賽。韓國的青少年中正在掀起一股機器人熱潮，對此我們也應予以重視。同時，韓國與企業(yè)正在投入大量資金機器人產(chǎn)業(yè)，并使之逐步商品化。香港自2004年起開始舉辦中學生機器人比賽，雖然水準很低，但是一個很好的起步。今年8月參加北京比賽的則是香港大學代表隊。在香港的八所大學中，似乎還未見有日、韓那樣熱烈且有較大規(guī)模、分門別類的機器人比賽活動，同時也比不上內(nèi)地一些大學的水準。臺灣則于今年八月中舉辦了小學生、中學生的機器人比賽，起點不高，但相當受歡迎。
    但是，總體而言，我國的機器人的研究與仍處于落后狀態(tài)，我們的國人對于機器人的認識可能存在著二個誤區(qū)，一種是將機器人的視作是西方純粹為了解決勞動力不足而去研制的，而是世界人口大國，勞動力低廉，不必去此類產(chǎn)品;另一種則視機器人是孩子們的玩具，卻沒有注意到一個新的界面，就是二者的結(jié)合導致了一種新的未來產(chǎn)業(yè)。 以人的聰明智能，而且人口眾多，倘能盡快在全國范圍內(nèi)(尤其是中、小學生)推動與發(fā)展此一產(chǎn)業(yè)的試驗階段，一者將培養(yǎng)青少年的科學創(chuàng)造及發(fā)明的興趣;二者將為此產(chǎn)業(yè)打下扎實、廣闊的基礎，涌現(xiàn)出一批人材;三者可以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),為科技趕超世界先進水平及發(fā)展技術型經(jīng)濟、開拓新的知識產(chǎn)權市場而有所作為。反之，倘若對此一產(chǎn)業(yè)不加重視，掉以輕心，不謀發(fā)展與投入，則我們將在今后的高科技發(fā)展中不僅無法達到先進的水平，而且還將因為起步晚而為人家陪跑，或者永遠吃別人吃過的饃，陷于落后的境地而無法自拔。這或是我們的杞憂，不足為道，但“他山之石，可以攻玉”，看到外國青少年如此熱衷于此一科學活動，并且，在外國的未來產(chǎn)業(yè)上已出現(xiàn)了機器人的商品及實用性產(chǎn)品，這又怎能不叫我們感到憂心如焚?！巴鲅蜓a牢，猶未為晚”，只要意識到我們在這一產(chǎn)業(yè)方面與國外的差距，乘我們的國力正日益強盛之勢，盡快地進行“官產(chǎn)學”的投入與研究，今天的青少年將在未來的二十年中在此一業(yè)界中崛起，在這個世界先進行列中爭一席之地。

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