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行业新闻

超限机器人技术应用日渐成熟
作为一种前沿技术研究领域,纳米机器人正在从实验室走向市场,对此美国密歇根州立大学电气及计算机工程系教授、中国科学院沈阳自动化研究所席宁指出,以纳米机器人为代表的超限机器人技术,有望拉动机器人产业的发展,并将会成为一个极为重要的应用领域。

  机器人的应用领域飞速扩展

 席宁指出,当机器人最开始出现的时候,机器人和人在同样的环境里进行工作,发展机器人主要的目的是代替人。由于信息技术的发展,从机器人简单的代替人, 现在发展到可以扩展人的能力,机器人除了能够干一些人能干不想干的工作以外,还能干一些人干不了工作。比如机器人联网后,人可以通过网络控制远处的机器 人,就可以做一些人够不着、摸不着的事情,所以信息技术给机器人提供了新的动力,同时也提供了新的应用。

 另一方面,纳米和微纳米技术的发展也给机器人提供了新的应用领域。比如在微纳米领域,最具有挑战性的问题就是环境非常小,人类要操作的位置也非常小,现 在机器人把原来看不见、摸不着的东西变得能看到、能摸着,扩展了人在微小环境里的加工能力。而生物技术的发展也给机器人提供了很多新的应用领域,但是生物 领域跟传统的制造业不太一样,因为细胞生活在特定的生理条件下,要把机器人技术推广到这个领域,不仅是操作的物质很小,环境也很特别。

 所以从这几个方面讲,机器人能够扩展人的能力,能够克服距离给人带来的困难,也能克服尺度给人带来的困难,还能够克服环境给人带来的困难,比如生理环 境。综合起来,机器人除了简单的代替人以外,还能拓展人的能力,这就是超限机器人,可以超越人的限度,克服距离、尺度和环境给人类带来的困难。

  信息技术带来的新角色

 机器人最重要的应用就是自动化,机器人是自动化的工具。但是要达到自动化的目的,首先要有机器人,同时还要有传感器,这两个东西结合起来才能产生自动 化。因为通过传感器可以把物理世界的信息变成数据,通过对数据的分析可以作决策,反过来作用到物理世界上,这就是自动化的过程。

  现在机器人和传感器变成了一个从信息世界、数据和物理世界中间的交互工具,所以机器人从简单的代替人的工具变成了一个互联网基础设施,这个就是信息技术发展带给机器人的新角色。

 通过机器人联网,可以形成所谓的物联网,机器人通过传感器可以监测环境,同时还可以通过物联网和机器人可以远程使用加工设备进行加工。这样可以把原来距 离给人类带来的困难通过机器人技术和网络技术克服了。同时还可以通过网络进行一些医疗的诊断和治疗,通过网络让机器人做一些安全和国防方面的工作。

  在开发技术方面,现在通过网络和机器人的结合,可以进行远程的感知和操作,这样网络不仅能够传播信息、数据、声音等多媒体信息,通过网络还可以传播动作、感觉,把这些动作、感觉和传统的声音、图像结合起来,就要叫超媒体。

  缩小了设计、生产和用户的距离

 席宁指出,在制造方面,现在很多工厂都是由于劳动力价格的原因设置在别的国家。比如美国汽车的座椅是在美国设计的,但是生产可能在墨西哥生产,所以要对 座椅的质量进行检测。通常可以用人直接触摸就可以感知软硬程度并进行打分,判断椅子是否达到要求。但在远程的情况下,则可以通过机器人技术,机器人带有传 感器,通过触摸把感觉通过网络传过去,设计人员在远程再通过触摸装置,便可以达到直接触摸椅子的感觉完全一样的感觉,这样能够进行质量控制以及帮助他们进 行设计。通过机器人和网络技术就把生产和设计中间的距离缩短了。

 同时,人们还可以用这种技术进行客户定制,比如去买车,每个椅子都是一样,但是如果有这个机器人技术,通过数学模型把感觉再现出来,买车的时候可以一直 摸,直到选出合适的,然后根据数据造出一个椅子,满足你的需求。正是基于此,机器人技术把设计、生产和用户之间的距离缩小了。

  当前,微纳米技术给机器人的发展有什么推动和新的应用?席宁指出,微纳米技术的发展重要的方面是出现了很多新的材料,如纳米碳管、石墨烯,把这些材料变成有用的装置,比如传感器、电子元器件,其中很重要的过程就是制造过程。

  制造业应用机器人最成功

 席宁表示,机器人技术最成功的应用领域是制造业,特别是汽车制造业。大概有90%的工业机器人都用于汽车制造的过程。但生物医药领域的产值远远大于汽车 行业,但是在新药开发的过程中,很多过程都是人工的,且开发成本是非常高。如何把这个过程变成自动化是一个非常重要的工作,是今天医药行业面临的一个很大 的挑战。

 现在开发一个新药要10~15年的时间,要花10亿~15亿美元。像辉瑞制药这样的公司每年只能开发出1~2个新药,花费的钱很多。人类却不断出现新的 疾病,病越来越多,研发药物的费用越来越高,出现的新药越来越少,是人类面临的很大挑战,解决这个问题重要的途径就是把新药开发的过程自动化,如果能够自 动化,带来的效益是非常高的。所以如何把机器人技术用于新药开发过程值得研究。

 整个汽车行业的产值是8650亿美元,人们估算机器人和自动化技术产生了6560亿美元的产值,如果不用机器人、自动化,现在的产值也就2000多亿美 元,自动化和机器人带来了6000多亿美元的产值。如果用同样的模式把这个转移到制药工业,比汽车产值大,能够达到9800亿美元,而且自动化程度非常 低,潜在的产值有6800多亿美元的空间。如果能够成功的把机器人和自动化用于新药开发,产生像今天汽车工业这么大的应用,能够创造五六千亿美元的产值, 这是潜在非常大。但问题和挑战也是很大,困难也是很多的。

  在这方面,席宁和他的团队计划开发一套自动化的系统,就像今天生产的自动化一样,不是装配零件而是开发新药,以提高新药开发的效率。

  总之,机器人技术除了代替人以外,更重要还能拓展人的功能,能够做一些人做不到的事情,通过跟信息技术结合可以在远处进行感知和控制。通过纳米机器人可以在微小的环境中进行感知和控制,能够克服由于距离、尺度、环境给人带来的困难,然后进行操作和控制。

(文章来源:中国工业报


地点
上海新国际博览中心(浦东新区龙阳路2345号)

时间
2025年7月16日   上午09:00-下午17:00
2025年7月17日   上午09:00-下午17:00
2025年7月18日   上午09:00-下午17:00