机器人与智能制造工程项目介绍【2024年版】
机器人与智能制造工程项目介绍【2024年版】
一、项目背景
随着数字经济的高质量发展，以机器人科技为代表的智能制造产业蓬勃兴起，成为现代科技创新的一个重要标志。我国已将机器人和智能制造纳入国家科技创新的优先重点领域。机器人开始与互联网技术、智能感知、模式识别、智能分析以及智能控制等人工智能技术深度融合。智能制造是先进信息技术与先进制造技术的深度融合，贯穿于产品设计、制造、服务和回收的全生命周期。智能制造技术已成为世界制造业发展的一大趋势。
机器人与智能制造工程是人工智能2.0与机器人、制造技术的深度融合，我们认为，通过机械工程、控制工程、人工智能等多学科交叉培养，将有助于同学们更好地成长为可迎接未来领域挑战的高层次人才。因此，浙江大学工程师学院设立跨学科的机器人与智能制造工程项目制人才培养机制，探索专业知识复合型高层次工程科技人才培养的新方法、新模式，并付诸实践检验，是培养机器人与智能制造工程领域高层次人才的重要实践。
二、项目特点
本项目面向机器人及智能制造行业（企业）实际需求，聚焦机器人、智能制造装备行业，以制造业数字化、网络化、智能化发展为主线，重点培养掌握人工智能2.0与设计、加工、装配、运维等深度融合的高级技术人才。以项目制的新模式开展多学科复合交叉专业学位研究生培养，面向智能制造互联产品、智能制造使能工具、智能制造单元/车间/工厂/行业及制造云等的智能制造产业，培养智能设计、智能传感与检测、智能机器人、智能装备和智能运维等方面的应用型、复合型的高层次的机械工程、控制工程领域的工程技术与工程管理人才。
建构起与行业、企业深度合作的“企业战略合作网络”，以共同制定机器人与智能制造专业人才培养标准为纽带，通过共建研发实验室、共建专业课程、共建师资队伍、共同推进技术创新等方式进一步加强与行业、企业的紧密合作，形成人才共育、过程共管、成果共享、责任共担的校企合作办学体制。
三、项目培养特色
1. 课程培养：专业课程体现人工智能、先进制造、机器人、工业互联网等交叉，每门专业课程邀请至少一位行(企)业专家参与共建；重视创新设计方法及工程应用（研究方法类）、智能制造前沿技术（技术前沿类）、智能制造实训（实践实验类）等三类课程。
2. 项目实践：课程学习完成后，每位研究生将进入合作企业进行为期六个月以上的专业实践训练，开展高水平的机器人与智能制造关键技术和工程化技术研究，联合攻关重大、重点机器人与智能制造相关项目。由企业导师和校内导师共同指导完成专业实践训练，并得到企业认可，方可完成专业实践训练环节。
3. 企业实习：半年。可由导师指派到合作企业，也可由学生自主落实实习单位。
四、项目合作企业简介
立足工程类专业学位卓越人才培养目标，通过与行业内知名企业和龙头企业共建研发实验室、共建实训基地、校企项目合作、校企联合培养等方式，构建多方位、全过程的校企深度合作人才培养模式。
目前开展合作的企业包括：中国航天科技集团、杭州海康威视数字技术股份有限公司、浙江大华技术股份有限公司、宁波海天股份集团公司、华为技术有限公司、阿里巴巴网络技术有限公司等。
五、项目研究方向及导师团队简介
研究方向一：机器人创新设计与控制
研究方向二：智能机器人
研究方向三：智能制造工程
导师团队：浙江大学机械工程学院、控制科学与工程学院导师和产业界高级专家组成。
六、项目招生人数及说明
新工科、新实践！本项目2024年拟招收全日制专业学位研究生20名，具体计划如下，最终按研究生院下达为准。欢迎机械工程、控制工程等专业同学报考！
专业类别
专业类别代码
领域名称
领域代码
招生方向名称
招生计划
电子信息
0854
控制工程
085406
控制工程（机器人与智能制造工程项目）
8
机械
0855
机械工程
085501
机械工程（机器人与智能制造工程项目）
12
咨询：0571-88281621 邮箱：gcsxyzs@zju.edu.cn
工程师学院
2023.06
什么是智能机器人特点有哪些要素一览
1.智能机器人
智能机器人的概念是上世纪80年代提出的，这类机器人功能非常智能同时包含感觉、视觉、说话、决策以及运动的能力。具体而言，是指装有多种传感器，并能够将多种传感器探测到的信息进行融合，有效适应环境的变化，自适应能力强，具备自学习功能的一类机器人，主要包括移动机器人等。
2.智能机器人特点
(1)智能性
智能性也可称为自主性，是智能机器人区别于普通机器人的显著特征，主要指智能机器人拥有自我学习、自主决策的能力。
具备智能性的机器人，能够通过传感器等设备感知周边环境，并根据之前输入的算法作出相应行为;当所处情境超出算法范围时，其亦可以现有算法为依据，作出符合常理的行为，以达到模仿人类分析、解决问题的思维与行动过程。正如人类的自主行为与决策离不了常识、经验、准则等的指导，智能机器人的运行必须依靠算法与程序，且事先为智能机器人输入的算法与程序相当于人类在生活过程中积累的常识经验，但相比人类这一重感情的生物，智能机器人在行为时可能侧重选择更优方案。
(2)非自然性
非自然性表示智能机器人由人类创造和发明，是人类实践的产物。与智能机器人的非自然性相对的是人类以及其他一切生物的自然属性。故相较而言，非自然性表明智能机器人属于非生物，不具备生物体的基本特征，没有细胞、不需要新陈代谢、不能生长发育与繁殖，只能进行系统内部的自我修复与更新。
(3)有体性
有体性意味着智能机器人必须依附于具体的物质载体而存在，单独的智能系统，如苹果公司的智能语音系统Siri，不能算作智能机器人。智能机器人必须具备有体性的主要原因在于：一方面，出于考虑一般公众的可接受度，智能机器人必须具备物理载体。另一方面，人类对世界的认识离不开与世界客观环境的交互，正是这种交互使得客观感受内化为脑中意识，以作为指导之后行动的准则;类似地，智能机器人要想获得更深程度的认知，必须具备物质载体以实现与外部环境的交互。
(4)可进行一定范围的活动
这一特征意味着智能机器人可实现空间位置的变动。故像计算机、智能手机这种相对静止的工具，只可称为智能机器，不能视为智能机器人。
3.智能机器人的要素
(1)感觉要素，用来认识周围环境状态;感觉要素包括能感知视觉、接近、距离等的非接触型传感器和能感知力、压觉、触觉等的接触型传感器。这些要素实质上就是相当于人的眼、鼻、耳等五官，它们的功能可以利用诸如摄像机、图像传感器、超声波传成器、激光器、导电橡胶、压电元件、气动元件、行程开关等机电元器件来实现。
(2)运动要素，对外界做出反应性动作;对运动要素来说，智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构，以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制，这种控制不仅要包括有位置控制，而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。
(3)思考要素，根据感觉要素所得到的信息，思考出采用什么样的动作。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键，也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程，而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。
以上梳理了智能机器人的定义、特点及要素，希望对你有所帮助，如果你想了解更多相关内容，敬请关注三个皮匠报告的行业知识栏目。
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本文标签智能机器人 智能机器人特点 智能机器人特征 智能机器人要素智能机器人技术应用与发展趋势
王耀南院士在2020国家机器人发展论坛作报告
作者简介：王耀南，中国工程院院士，湖南大学教授。1981年毕业于东华理工大学电子计算机系，1989-1995年获湖南大学工业自动化系硕士、博士学位，1995-1997年国防科学技术大学自动控制系博士后研究，1998-2001年德国Bremen大学自动化系德国洪堡学者，2002-2004年德国Bremen大学BIBA研究所，欧盟第五框架国际合作重大项目首席科学家。2001-2020年担任湖南大学电气与信息工程学院院长，2014年任机器人视觉感知与控制技术国家工程实验室主任，2015-2020年湖南大学机器人学院院长。
国家“百千万人才工程”入选者、中国自动化学会会士、中国计算机学会会士、中国人工智能学会会士、国家863计划智能机器人领域主题专家。中国图象图形学会理事长、全国智能机器人创新联盟副理事长、中国自动化学会常务理事、中国人工智能学会监事、教育部科技委能源与交通学部委员、湖南省自动化学会理事长等。
长期从事智能控制与机器人技术的教学和科研工作。成果获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖4项、国际IEEE机器人与自动化领域“工业应用最高奖”。培养博士70余名（含IEEEFellow、长江学者、国家杰青等），发表IEEE等SCI论文160余篇，出版著作12部，获国家发明专利80余项。获得全国高等学校优秀教师、全国五一劳动奖章、全国先进工作者、全国创新争先奖等荣誉称号。
一、发展机器人的意义和目的
智能机器人发展永远在路上。我国东汉时期就出现了驾驶车马车，可以说是世界上最早出现的无人驾驶车，随着现代工业的发展，机器人进入第二个阶段开始为工业服务，20世纪机器人进入第三阶段即智能机器人时代。
人类在最早进入现代工业时代时，便将机器人应用到工业领域，使用工业机器人进行生产活动。由于劳动力极度短缺，二战后日本、美国和德国大范围应用机器人替代人工，因此，二战后的60年代这些国家就发展了工业机器人。
随着机器人的诞生，其越来越多的应用到汽车制造过程中，机器人技术发展到现在，正朝着工业4.0的目标大步前进。目前的机器人还只是自动化的装置，并不是真的智能机器人，未来需要的是真正智能的机器人。
机器人是制造强国的重要工具，机器人能够高效的完成焊接、加工、测量、检测等，尤其是我国，国家重大装备制造、例如航空及航天制造等方面离不开智能机器人，其在室内的使用也具有广泛前景。除此之外，机器人对国家民生工程方面也起到了至关重要的作用，机器人能辅助和替代人类完成危险的工作环节，能从事复杂、重复性高且耗时的任务，在大型工程建造、大型桥梁建造、应用维护、海洋开发、太空探索及智能制造中都发挥了极大的作用。机器人是国家重大工程建设的基础设施，是“新基建”建设中的重要时代脉络。
发展机器人最重要的在制造业，机器人能够解决制造业中的许多人工难点和痛点问题，例如人口老龄化、招工困难及制造难，产品迭代更新、小批量、多品种制造等方面的问题，同时也可以有效解决劳动力短缺、人口老龄化等问题。
二、国内外机器人的发展现状
当今世界各国都在大力发展机器人技术，如美国的机器人计划2.0，德国、欧盟的工业4.0计划、中国制造2025以及日本的机器人战略，以推动机器人向着高端制造、智能制造进军，抢占制高点。
从美国战略2.0可以分析，美国战略2.0强调多机器人之间相互交流和协作，打造机器人感知。德国工业4.0更多强调智能工厂，打造智能强国，在智能生产线、智能车间、智能工厂当中发挥机器人作用，通过信息物理系统将机器人融合到生产线中。欧盟期望打造机器人的协同，强调机器人之间的协作和面向医疗、人类生命健康的机器人及手术机器人。
中国机器人近十年来的发展可以分为两个阶段，前五年基本上在产业发展期，目前已经进入高端期。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重要标志，要把我国机器人水平提高上去。因此，我国需要将国家机器人产业提高上去，占领更多的市场，发展机器人技术和产业已经成为我国的重大战略需求。“中国制造2025年”和《新一代人工智能发展规划纲要》等的发布就是要推进智能机器人发展，为国民经济和国家重大战略、国家重大工程服务，围绕机器人发展，各地政府和地方出台了很多政策，其中就包括深圳市，深圳市在服务机器人领域的发力非常明显。
三、智能机器人的关键技术
机器人（Robot）是一种可以自动执行操作或者移动作业的机械装置，它具有感知、规划、决策、控制等功能，能够完成人类难以完成的任务和重复、枯燥、危险或在恶劣环境下的工作。
从用途上机器人可以分为，工业机器人、农业机器人、医疗机器人、巡检机器人等；从空间上可以分为有陆、海、空等机器人。其中，工业机器人是主力，其次是水下机器人、空间机器人等。
不管机器人有多复杂，不管是何种类型的机器人，它都是一个自动化的系统，具备感知系统、决策系统和控制系统。机器人的关键技术主要就是四部分：本体机构、感知、决策和执行技术。用自动化的语言来描述即机器人是一个感知、决策和执行的反馈控制系统。
机器人也涵盖了许多的交叉学科，如机械工程、人工智能、控制科学、计算机、电子、材料以及多学科交叉融合。机器人在今天无处不在，被广泛应用到制造业、物流业、医疗行业、人类生活服务、海洋、航空、航天等领域，其在汽车制造和电子制造中也发挥了极大的作用。
四、机器人的未来发展方向
在装备制造业，大型复杂系统的构建，例如航空航天器的制造等方面，也需要多机器人的协同装配。除此之外，探月机器人等空间机器人近两年也发展迅速，因为各国都在竞争太空资源，还有用于海洋的辅助、打捞、水下探测等的海洋机器人，应用于恶劣环境下的科技考察的科研机器人，例如珠穆朗玛峰的攀登等在未来可使用机器人进行。
2020年新冠疫情爆发后，医疗机器人也将成为未来机器人发展的主攻方向，如开发出测温-诊断智能机器人、智能消毒机器人、医药物资搬运智能机器人等疫情应急防控机器人、助力机器人和防疫机器人等。脑机接口机器人是十大机器人热点问题之一，军用机器人、特种作业机器人也是未来的重大发展方向。
在科学杂志发布的机器人十大挑战和方向中，智能机器人是其中最重要的一个方向，包括脑机接口、社会交互、医疗、多机器群等都是智能机器人的发展方向。智能机器人网络、交互两个特征，体现出了智能化自主感知功能。机器人必须具备五大要素：感知、规划、决策、运动、自学习，其中智能感知、智能协作规划和智能精准控制是机器人的三大核心技术。
在机器人智能感知方面。设计完整的机器人视觉感知系统，打造微传感、高智能化的感控一体的芯片是十分重要的发展方向，其中也有诸多的工作要做。其将在机器人的三维识别、SLAM技术，机器人测量等方面的应用产生深远的影响。
在机器人控制技术方面。机器人的柔顺控制、机器人智能控制和多机器人协同控制都是当下的研究热点。其应用中都体现出了基于深度学习、强化学习的机器人控制技术。任务分配、复杂任务精准配置、网络控制和控制弹性，在抵御网络攻击的情况下保证系统有条不紊的工作都是机器人控制技术需要研究的内容。
机器人除了智能感知和智能控制，还需要稳定有效的关节，机器人关节是其执行机构的关键部件。机器人要完成复杂的任务作业还需要有灵巧的手，无论是医疗、工业、航天，还是海洋机器人都要用手来完成复杂的作业任务，因此灵巧的手是机器人的第四个关键技术。
基于四大技术可以把机器人集成创新，形成机器人系统应用，可以打造工业机器人、服务机器人、特种作业机器人，将其应用到不同领域。设计机器人的协同、调度、柔性自动化生产线，在制药、饮料等行业应用机器视觉，在汽车制造、电子装配的某些工序等方面使用机器人替代人工等方面都是未来的发展方向。
目前的机器人还处于工业1.0、2.0的阶段，未来机器人应该是机器人3.0，除了具备目前的功能外还要具备情感交互、人机协作、自学习、人机交互、语义分析和自然语言理解等方面的功能，这样才可以真正成为智能服务机器人，未来还期望机器人发展成自主服务机器人，进阶到4.0阶段。这其中有大量的工作需要完成，需要将AI技术，感知能力、记忆能力、学习能力、决策能力有机加入到机器人，让机器人具备一个智能化、自主网络控制系统，形成机器人大盘。发展机器人，人工智能是其中的关键，人工智能三大核心技术，感知技术、认知技术、行为控制技术是决定智能机器人的未来。
未来机器人的应用将面向网络协同化制造，基于柔性的自动化生产线进行小批量、多品种和个性化的制造。其需要具备数字化、网络化、智能化的特征，具备工业互联网络架构下的智能制造，形成从产品设计、研发、制造到服务的全流程智能制造。网络化协同制造可以满足个性化的生产与服务模式，以及复杂多变的作业环境与任务，是未来工业向智能化生产发展的趋势。机器人将在其中扮演重要作用。
在5G到来的时代背景下，在通讯速率提高，宽带、时延减少的云空间下，借用5G技术打造新一代智能网联电动车、智能无人飞行器、智能网联电动车也是未来城市美好的生活向往，即打造智能网联、无人驾驶、无人码头、机场。
人机交互也是非常重要的发展方向，人机协作模式将人的优势（智慧性、灵巧性）与机器人优势（高速率、高精度）深度结合，实现人机柔性作业，解决机器人部署成本高、柔性不足的问题。在工业、农业或者精准医疗方面都有极其重要的应用场景，它是将人工智能与机器人有机结合的强力纽带，其中包括语言识别、物体识别、语意理解、情感分析、意图理解以及决策层具备多模态交互、步态识别和交互等。
未来机器人发展一定是网络化、自主化、协作化、灵巧化的，同时机器人发展需要一个规划好的可执行性的战略，还要有创新的环境和下一代机器人的标准和技术，最关键的是要着力培养一批高水平科研带头人和产业队伍人才。