【智能机器人论文 3400字】范文118
机器人技术论文2800字工业机器人论文3800字机器人论文4100字理力小论文个人总结700字中国农业银行XX分行暑期实践论文个人总结900字大学生德育论文――个人总结1900字湖南农业大学课程论文
学院:工学院班级:11级机械1班姓名:曾强学号:201140614114课程论文题目:未来智能机器人
课程名称:MCS-51单片机原理、接口及应用评阅成绩:
评阅意见:
成绩评定教师签名:
日期:20xx年5月12日
未来智能机器人
摘要:机器人是一种自动化的机器,所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力,如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力,是一种具有高度灵活性的自动化机器。近二十年中,因为电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步发展,“智能机械人”的研发热潮已从专业人士的实验室中走了出来,成为一种综合科研能力的开发活动。
关键字:智能,CPU,拟人化,人性化
(一)机器人的结构组成及工作原理
机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成。执行机构即机器人本体,其臂部一般采用空间开链连杆机构,其中的运动副(转动副或移动副)常称为关节,关节个数通常即为机器人的自由度数。检测装置的作用是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统,与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预定的要求。
控制系统有两种方式。一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制。如当采用上、下两级微机共同完成机器人的控制时,主机常用于负责系统的管理、通讯、运动学和动力学计算,并向下级微机发送指令信息;作为下级从机,各关节分别对应一个CPU,进行插补运算和伺服控制处理,实现给定的运动,并向主机反馈信息。
(二)机器人的未来发展
机器人的研究从一开始就是拟人化的,所以才有机械手、机械臂的开发与制作,也是为了以机械来代替人去做人力所无法完成的劳作或探险。但近十几年来,机器人的开发不仅越来越优化,而且涵盖了许多领域,应用的范畴十分广阔。大而言之,用之于太空开发,月球车,深海探测器,海洋石油开采,航天飞机机械臂等,小至微型手术机械,生命监测仪等。军事上的用途更是日新月异,从拆弹机器人、清除机器人到无人驾驶飞机、自动化战车,有人甚至预测未来战争可能如星球大战一样,是机器人的战争。至于工业、农业、遗传生物产业、医学、文化
产业、电讯业、能源开发,都将因机器人的大量登场而出现产业革命。英国电讯公司未来学部门研究员曾因准确预测手机短讯、垃圾邮件及网上搜寻引擎的出现而闻名,在最近公布的科技展望五十年的预测中,其中就有数条是关于机器人的。未来的机器人将会朝着三个方面发展:
一、与人类的生活更为密切地结合起来,以为人提供更多服务作为要素二十年后,家中扫除、清洁的工作或老人的护理保健的工作可能全由机器人取代。美国旧金山的医院已开始使用机器人为病人送药、配药的服务。美国的阿伊机器人公司的总裁接受媒体采访时表示,该公司生产的家用大扫除机器人产品,20xx年只有一百二十万美元销售额,到20xx年已猛增50倍以上。还有,家居的全自动化,无需驾驶的自动汽车等等,实在无法一一计数或做出估计。
二、仿生性,生物性的大趋向
以趣味性、生物性来制造机器狗、猫、鱼等动物。譬如日本三菱重工附属公司RyomeiEngineering研制成功的金色机械鱼“金鱼虎”长1公尺,重25公斤,是一只不小的巨鱼,能自动畅游于水中,可协助监察桥梁的保安和搜集鱼汛的情况,监视河水污染等。索尼公司研制的Aibo机器狗会对主人声音有情绪反应,已能够模仿喜怒哀乐和恐惧等情绪,将来可出现代替真正导盲犬的机器狗。另外,电影《侏罗纪公园》的恐龙机器人等也是例子。这类仿生性机器人还被广泛用于军事上的侦察救险、情报传送,甚至杀敌于无形的手段上去。美国夏威夷大学设有水下机器人研究中心,已具相当规模。今年八月初俄罗斯迷你潜艇在海底为渔网所缠,困于190米下的深海,就得助于英国的“天蝎”号救援艇之助而脱险的,“天蝎”号就是海底机器人。
三、最重要的发展是人性化
日本举行的万国博览会,被称为机器人的大集合之展览会,有人甚至将之称作“机器人万国博览会”,从中亦可看出日本的这一产业优势及成果。在展场中,接待处、大会清扫工作、警备工作等,多以机器人的形式出现与取替。博览会期间还举办多项人与机器人有关的活动,其中最引人注目的还是人工智能及人性化的机器人的表演,譬如接待处的一位女性机器人能听、说六国语言,而且说话时眼、嘴皆会动,面部肌肉也有活动。造型奇特有趣的高尔夫球机器人“坎迪―5”,它内置整个高尔夫球场的3D地形和球会会员的资料,并设置有全球卫星定位系
统,能作360度自如旋转,它的系统将愈加精密,并更具人性化,科学家预计在20xx年完成其全部制作时,它可充当球童并可从旁给予击球建议。此外,尚有具“视觉”、“味觉”的机器人,它的红外线测定可以对食物及饮品的成份、含量马上做出判定,譬如将一只苹果摆在其手臂前,可以打印出该只苹果的糖份、维生素含量等。最引人注目的是机器人管乐队的演奏,以机器人演奏真正的乐器,而且队形不断变换,演奏技术臻于上乘。东京大学于今年八月公布已开发出人的仿真性皮肤,可如人一样感受冷热、痛楚、温度反应,甚至一些人的皮肤未具有的功能都可以设定,这对仿造机器人的生命性又是一大进步。凡此种种,不一而足。
在世纪之交,生物遗传工程因“克隆人”的出现而引致伦理、法律及道德问题的争议,“克隆人”能否问世仍然是一个未知数,但机器人的研发正在取而代之,以越接近人性化为追寻目标。因而还为之出现了新的名词,比如人工智能(简称AI),并以下述二个英文名字用来指人类模样的机器人:androids和humanoids。西方的电影导演在谈到影视中出现的非常人性化的机器人时,更常常使用这些有明确倾向的专用词:A、变得人性化―humanizeB、人性化的―humanizedC、人道、仁慈―humanity。
我国的机器人研发工作基本上属于科学研究的项目,据说,中国科学院目前已造出说话时嘴唇能够活动、眼睛能转动、具视觉功能的机器人,其水准可媲美日本同行其实,机器人的制作绝对并非只是液压机械与电子产品的混成物,要将机器人造得越来越有人性化,就要兼及生命医学、传感、光学及创造性的文化产业等方面,比如机器人的关节就需要研究中医的经络学、生物学上的神经刺激反应以及文化产品的某种造型特征(其中很重要的是民族特征的外表)等等。英国的科学家甚至预言,到20xx年,随着机器人愈来愈精密和使用有机零件制造,它们将会受到“机器人权”的保护。
在美、日、德、法、韩等国,机器人产业的开发正在日受重视,一般采取所谓的“官产学”形式。“官”即政府的制定政策及倾斜支持,调整产业结构。据情报显示,日本政府正在调整全国的产业制造结构,名古屋中部地区的未来产业为新型汽车工业,以大阪为中心的关西地方将以机器人产业为主,东京地区以资讯情报化为中心等等;“产”即产业界的自我分类的研究与开发,并将之变成产
品,取得经济效益;“学”即学校设置专门的学科,教材则与以往不同,非全盘为学校教授所写,有一些则由产业研究所编写教材,利用电脑技术介入,反过来向大学师生出售。而专门出售机器人制作的教科书、教材及装配零件、专门杂志等也已成行成市,许多公司改变既有行业,转而生产为此服务的产品。那么,这是否将导致一场工业革命?现在断言尚为时过早。但可以预计的是,未来20年,机器人产业将成为未来新产业的一个领先潮流,在现代化的高科技战争中,机器人将发挥越来越大的战斗作用,从而减少前线士兵的人命伤亡,并以奇技利器克敌制胜。
总结:世界上先进的工业化国家都十分注重机器人的研究开发、实用化及产业化的动向,投入大量的资金、人力,优化环境及指标,特别是重视培养年轻人对此未来科学的兴趣,吸引他们的投入,以形成人材梯队,锻造出新的产业队伍。随着科学技术的飞速发展,未来的机器人将更加智能化。机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的发展前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正在引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
参考文献:
1.《人工智能的未来》陕西科学技术出版社作者:杰夫・霍金斯
2.《人工智能:一种现代的方法》清华大学出版社200605
1234第二篇:人工智能机器人论文计算机人工智能论文4200字
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2010NO.24
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人工智能-达芬奇机器人在医学中的应用
卫宝华
(第三军医大学学员旅4队重庆400030)
【摘要】通过对达芬奇机器人的结构及特点的介绍,展示最新的临床应用实践,对机器人技术在医学领域的作用及前景作出判断。【关键词】达芬奇机器人微创外科手术【中图分类号】R-05【文献标识码】A【文章编号】1674-0742(2010)08(c)-0189-02
21世纪是信息科技的时代,同时也是生命科学的时代。自从19xx年Dartmouth学会上提出“人工智能”一词后,众多研究者纷纷投入其中,迅速发展了一系列重要的理论及科研成果。美国麻省理工学院的温斯顿教授是这样定义它的“人工智能就是研究:如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”在医学领域,它的出现使得某些连资深专家都难以胜任的手术变得精准而简单,这是计算机科技与生命科学碰撞出的火花,任何人都不曾想象机器人进入医学领域后是如此神气,它叫做达芬奇机器人。1达芬奇机器人的系统结构及特点
它身高1.8m,拥有“三头四臂”,身价超过2000万。所谓三头四臂,是指它拥有3个操作平台及4只机器手臂。具体来讲,它主要由3个平台组成:即手术医师操作的主控台,4只操作臂和手术器械组成的移动平台,三维成像视频影像平台。3个看似独立的平台在为病人实施手术时虽然各有分工、各司其职,却相辅相成、紧密关联。在工作时,主控台靠墙,是手术医师的操作平台,手术医师通过视频影像的观察作出判断,再操纵主控台发出命令;移动平台在病人身边,伸出的4只操作臂会在病人的身体中实施手术,按医生的指令行事;摄像平台是一个高大的视频车,它负责将手术视野放大、成像,在手术室内的多
个屏幕上做“现场直播”[1]。
简单地说,达芬奇机器人就是通过现代化的各种技术手段,包括计算机技术、视频显微技术、远程通讯技术及现代医学技术等,将看似复杂的手术在精准的操作下顺利的完成。虽然它的4条机械手臂很庞大,却可将患者体内绿豆大小的胆结石精确地取出。
达芬奇机器人作为先进科技的代表,具有许多明显的优势。1.1微创手术
达芬奇机器人的出现结束了开放性手术的时代,它的最小创口只需要1cm,目前所使用的第二代机器人系统已经配备了5mm的操作器械以利于小儿外科方面的手术。目前研制的新一代的机械臂将进一步减小,并且具有更高的灵活度和舒适度[2]。微创手术的出现给病人带来了许多福音,患者术后疼痛减轻、恢复快、住院时间短,输血概率降低。另外由于病人体内完全由器械操作,使得术后感染的风险几乎降到零,这也受到很多患者的青睐。1.2安全稳定
理性的达芬奇机器人会根据操纵者的命令分毫不差的执行工作,相对于医生的手来说,机器人借助计算机系统能将生理震颤减小
到最低,使得在进行血管复杂、空间狭小的手术时,机器人的机械手会精准的到达操纵者所要去的地方,并且角度灵活,优势明显。1.3清晰精确
借助高清摄像头和三维影像成像系统,在多个摄像机的视野中,操纵者可以更清新的看到手术部位的具体情况,以此做出明确的判断,提高了手术的成功率和精细程度。2达芬奇机器人在临床中的应用
从19xx年名叫“美洲狮560”的机器人用于提高神经外科活检的精确度开始,到20xx年FDA首先批准达芬奇机器人用于临床手术,短短的15年间机器人为我们的疾病治疗带来了新的途径。达芬奇机器人在临床的应用越来越广泛,很多科室都陆续借助到机器人帮助,为广大患者带来了福音,下面就从几个方面介绍近几年来机器人技术在临床中的应用与实践。2.1达芬奇机器人在心脏外科中的应用
达芬奇机器人最初是为心脏外科而设计的,目的是尽可能减小手术对心脏的创伤和危险。目前国内的达芬奇机器人数量并不多,解放军301医院首先在我国开展了机器人手术的先河,为我国及国际医学机器人的发展做出突出贡献。20xx年301医院成功实施国内首例机器人不开胸心脏手术;20xx年301医院完成世界首例“全机器人微创不开胸下室间隔缺损修补手术”,国内首家微创机器人心脏外科中心在301医院正式挂牌成立;20xx年随着香港威尔士亲王医院心脏外科团队到301医院学习机器人技术,我国首家“机器人心脏外科培训中心”在301医院成立,这也标志着我国的医学机器人技术在亚洲已处于一流,在国际上也位于领先地位。
对于心脏病患者来说,传统的手术需要断开胸骨进行,机器人主刀微创心脏手术最大的好处,就在于避免了开胸带来的痛苦以及感染,而且,患者没有了常规手术切口瘢痕。术后疼痛轻微,在监护室的时间由原来的2~3d缩短到1d,患者第1天就可以下床活动,出血量、住院时间、术后恢复等指标明显优于常规心脏开胸手术。机器人心脏医生最擅长的是各种先天性心脏病、瓣膜病、房颤、冠心病、心包疾病、纵膈肿瘤等疾病的外科治疗。至今为止,已有上百位心脏病人接受过高科技机器人的治疗,几乎所有人都顺利恢复,没有并发症的发生。2.2达芬奇机器人在泌尿外科中的应用[3]
由于泌尿器官相对独立,并且血管与神经众多,情形与心脏较为相似。近几年在泌尿外科医生的努力钻研下,以前列腺癌根治术为基
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中外医疗
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肠道中,在胃肠道中主动探测病灶部位,将图片传出供医生诊断,还可通过其将药物送达病灶部位。这种小的胶囊式的机器人可以到达胃镜、肠镜、十二指肠镜等所不能到达的盲区,并且减轻检查者的痛苦,受到了很多人的期待。4.2微型手术机器人[4]
这类体内微型机器人主要由摄像头和简单的机械臂组成,经腔镜入路进入腹腔,由体外装置遥控运动,力求提高传统腹腔镜下的图像反馈和协助完成一些手术操作。5结语
科学技术的进步为人类的发展带来了越来越多的便利,在医学领域,未来的机器人系统会将手术带入一个微创的时代。随着机器人手术系统、内窥镜系统、体内微型机器人系统的相互借鉴和融合发展,医学机器人技术一定会有质的突破,这也同时会促进其他领域的研究发展,为人类带来新的福音。参考文献
[1]陶宝莹.神奇的达芬奇机器人[J].首都医药,2009.
[2]金讯波,张栋,夏庆华.机器人辅助技术的未来及展望[J].山东
医药,2009.
[3]蒋绍博,王慕文,王正.达芬奇机器人手术系统在泌尿外科手
术中的应用[J].山东医药,2009.
[4]蔡秀军,甄世慧.外科机器人的研究进展及临床应用[J].腹部
外科,2009.
础的机器人辅助逐渐成熟,已经成为泌尿外科必不可少的手术方式。
在治疗前列腺癌方面,借助达芬奇机器人操作灵巧稳定,视野真实清晰的特点,神经血管束的保留容易,同时在结扎前列腺体、吻合尿道等步骤上可轻松完成多方向缝合,使得机器人手术相对于传统手术而言具有很多优势。传统手术一般是通过腹部做很大的切口,手术出血量大,风险高,愈合后的并发症也较机器人手术明显,有些还会影响病人的性生活。就目前而言,达芬奇机器人手术作为最佳手术方式已成为广大泌尿外科医师的共识。
在肾切除手术方面,达芬奇机器人具有很好的前景。肾部分切除术的关键是切除时对肾实质出血的控制及镜下缝合,对术者的分离及缝合技术要求较高。借助达芬奇机器人,可以更精确稳定的实施手术。在切除的过程中,达芬奇机器人可以很快的更换适合的止血器械,使得出血量减少,缝合牢固,术后出血的情况明显降低。3达芬奇机器人临床实践中存在的问题3.1无触觉
在医生借助机器人系统进行手术的时候,由于机械手不能完全代替人手,无法感知所用力度及器官的耐受度,不能及时的对机械手的位置及力度做出有效调整,使得病人会出现些许不适感。3.2安装操作复杂
一般1个达芬奇机器人需要2名医生来进行操作,1名主操作人,1名协助。虽然相对于传统手术而言,由于机器人的理性较强,达到相同的熟练程度,操作机器人系统会更快一些,但机器人系统的安装却非常复杂,导致无法在国内大规模迅速发展此技术,有关机器人手术的进展也很缓慢。4医学机器人技术的发展前景
未来的机器人技术无疑会给医学带来更大的好处,目前国际上对于医学机器人的研究主要朝向2个方面发展。4.1胶囊机器人
目前我国研发的胶囊机器人技术已经位居世界前列,胶囊机器人是通过吞咽的方式将微型的可探测和治疗的机器人送入胃(上接188页)
的帮扶作用和引导作用开展宣传,增强宣传工作的实效性。区别企业、个体、个人等不同的宣传对象,采取分行业、分类别、分层次等方式进行政策宣传,便于参保人理解和掌握。强化宣传工作的针对性。
(2)加强全系统医疗保险改革宣传工作的有效管理,全面提升管理水平,充分发挥全系统医疗保险改革宣传的整体效能。尽可能统一管理,争取做到做到宣传组织统一、宣传计划统一、宣传载体统一,确保宣传工作顺利实施。
(3)加强与各新闻媒体的沟通合作,确保宣传渠道畅通,全面、及时、准确地做好新闻报道工作。同时进一步加大深度报道的力度。深度报道对全面、深入、广泛地宣传医保改革工作成果,展现社会医疗保险形象有着重要的作用。
【收稿日期】2010-06-02
医改的目的是改革旧有的不合理医疗体制,建立合理的医疗保障体制。进一步理顺医药体制,有效利用卫生资源,减少医疗费用的开支。而目前医保工作由于存在推广时间短、政策不够完善、体制不够健全等方面的问题,造成当前的医、保、患三者之间仍存在一定的矛盾,并在一个较长时期内困扰医保制度的正常实施。也正因为如此,我们更要充分认识落实完善社会医疗保险制度的重要性、必要性和紧迫性,随着医疗保险制度改革的不断深入,医疗机构除了保证医疗技术、医疗质量和医疗安全外,还要充分考虑医疗保险政策因素和参保患者的医疗需求,从而使医、保、患三方共赢,推进基本医疗保险制度改革健康、和谐发展。
【收稿日期】2010-06-10
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智能制造论文全文(5篇)时间:2023-04-1603:35:23
第1篇:智能制造论文范文
一、机械工业是为能源发展提供装备的重要产业
是为国民经济各行业及国防建设提供装备的基础性战略性产业。目前,我国机械工业总体规模已连续多年位居世界前茅,我国发电设备的产量占全球60%左右,产业结构也有所改善,产品技术逐年提高。世界最大的单机容量泰山核电机组1号机组175万千瓦核能发电机成功研发,我国在特高压输变电设备的充电桩、高压绝缘套管等一大批长期受制于进口的关键零部件也都取得了重大突破。此外,我国在能源装备的其他方面这些年也有了长足进步,许多产品、许多关键技术已经替代了进口。但是,机械工业也是生产规模大、生产战线长的耗材耗能大户,肩负的责任更加重大。我们还有很多产品能源排放超标、技术改造乏力、工艺水平落后、高效节能等高档产品供给不足。在资源制约、能源安全与环境约束矛盾加剧的形势下,机械工业为能源产业和能源的生产、消费提供高端的产品以及加快转型升级的任务十分艰巨。因此,我们一方面要积极推行绿色制造,带头节能减排;一方面要加大技术创新力度,为社会提供先进、高效、节能和环保的设备和产品,为各行业和社会做出贡献。“十二五”以来,我们按照工业转型升级的总体部署,大力实施“主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色为先”的发展战略,特别是在创新驱动、绿色为先的战略推进中做了一些工作。我们加快发展核能、太阳能、风电、生物质能等新型清洁能源设备,加快发展高效节能技术装备、资源循环利用装备、煤炭清洁利用及海水综合利用装备,加快发展节能与新能源汽车等,并且努力高质量地满足钢铁、有色、建材、船舶等行业对高效、节能、低排放产品和装备的需求。与此同时,我们也通过推广节能减排技术、应用节能减排工艺设备,提高设计、制造环节的能源材料利用率等措施,加大推进自身节能减排、绿色制造步伐,促进行业产业结构调整和技术产品升级,努力为落实国家能源发展战略做出贡献。当前,机械工业正在按照党的“十八大”和十八届三中全会精神以及国家关于工业转型升级的总体部署在加快推进全行业深化改革和提质增效升级。
二、我国已进入全面深化改革的攻坚阶段
各行业都处在调整产业结构和转变发展方式的关键期。面对着经济全球化和科学技术的日新月异,面对着推动能源生产与消费革命的重要使命,只有加强相关产业间的合作协作,拧成一股绳、一股劲,共同破解难题,实现协同创新,才能加快推进产业转型升级,加快产业振兴步伐,共同行使中国作为负责任大国的使命,为建设资源节约型、环境友好型社会履行责任。这次会议就是以能源市场化改革和生产转型发展为主题,邀请各界精英共同探讨今后能源装备发展如何适应国家能源市场生产、消费方面的需求,从而实能源装备的高端制造化。我们也将广泛听取来自各界人士的真知灼见,以全力推进机械行业主攻高端、创新驱动、强化基础、两化融合、绿色低碳的发展战略,以实际行动为能源生产和消费及保障我国能源安全作出新的贡献。
作者:王瑞祥单位:中国机械工业联合会会长
第2篇:智能制造论文范文
1.转变学生艺术造型能力的培养理念
高职艺术设计专业教学不仅需要借鉴国外艺术造型培养工作的先进之处,还要提高对我国优秀传统文化的重视,结合我国实际状况,对固有的艺术造型能力培养理念进行改革和创新,打造出凸显我国民族特色的高职艺术设计专业艺术造型能力培养模式。高职艺术设计专业在设计人才培养的过程中,应秉承培养理念,使造型设计意识渗透到学生生活的各方面,让学生在教师的引导下转变表现方式和造型方式,与时俱进,迎合当前广大民众的审美观,打破原有造型理念的约束,获得新的发展。
2.注重夯实学生基本艺术造型能力
要想提升高职艺术设计专业学生艺术造型能力,就必须要抓好学生的基本功训炼,保证学生具备扎实的艺术设计基础,为造型能力的发挥奠定坚实的基础。基础能力的夯实可以通过以下三方面实现:第一,增大色彩写生课所占的比重。给予学生充足的时间进行写生,让学生从不同角度表现出自己真实观察到的景物,训练学生的发现和思考能力,使学生掌握基础的艺术设计色彩知识,加深学生对色彩的理解。第二,提高学生基础的绘画能力。绘画是体现艺术设计专业学生基础能力的重要方面,要保障学生能够将自己的艺术思维运用绘画方式体现出来,提高学生的审美意识,使其拥有较强的画面构图分析能力。第三,强化结构素描环节。形体结构的分析、理解和特征把握也是学生必须具备的一项基本功,这对提高学生的艺术造型能力有很大帮助。
3.强化对学生艺术造型创新思维能力的培养
作为艺术造型能力培养的核心内容,学生的创新思维培养尤其重要。教师必须加强转变原有的人才培养模式,运用多种方式发散学生的思维,让学生站在不同角度思考问题,构思出更具创意的艺术造型。教师在学生艺术造型创新思维的培养过程中,要及时给予学生指导和帮助,让学生在头脑中对图像形体结构进行分析,将抽象思维和形象思维结合起来,充分挖掘学生的潜能,促进学生的个性化发展。在开展设计人才培养工作时,教师应给出一定的题材、形态,便于学生逐步深入理解造型规律,通过一系列的创造性活动,促进学生联想能力、逆向思维能力的形成,调动学生的多种感官,全方位培养学生的艺术造型思维方式。除此之外,还要丰富学生艺术创造能力培养的内容,尊重学生的审美观,鼓励学生将自己的创作灵感融入造型设计,摆脱固有教学模式的束缚,提高学生的艺术设计水平。
二、结语
第3篇:智能制造论文范文
关键词板块设计;审稿体系;编辑规范;专刊合作;期刊经营;
1编务体系重要举措和深入认识
1.1板块设计层次分明,目次编制分门别类
本刊共设置三大板块,每一板块下有若干栏目。“知识产权”“标准体系”是2018年新设立的栏目,此举一是为了倡导创新文化,强化知识产权创造、保护、运用[1];二是为了加强顶层设计,构建新兴领域综合标准体系,发挥标准化规范和引领作用。“共性技术”“智能化”“工业互联网”等栏目与智能制造领域密切相关,力求推动重点领域智能转型、促进中小企业智能化改造、培育智能制造生态体系[5]。“技改项目管理”“工业科学”“专题综述”由传统栏目“技术改造”“技术设计”等优化而来,征收其他工业技术领域高质量稿件。三大板块依次排列,层次分明,既突出了本刊主管、主办单位对本刊的战略规划,也保留了本刊的原有特色。图1《工业技术创新》期刊板块设计在目次编制方面,尤其注重相似选题的邻接性,使本刊能够更好地满足主体性策划和结构性组配的要求,也使从事相似研究工作的读者和作者之间能够产生共鸣。
1.2审稿体系日趋完善,审稿流程有序推进
同行评议(peerreview)是从国外引进的一种审稿机制,在很长时期、很大范围内被声称是学术期刊审稿时的通行做法,相当于国内的“外审”。根据出版专业基础理论,外审是出版单位编辑力量不足以完成审稿任务时采取的特殊措施,一般适用于专业性较强、编辑人员对专业内容不能完全把握的稿件。然而与此同时,出版专业基础理论也指出,外审并非三级审稿制度(初审、复审、终审)的组成部分,只是对出版单位审稿工作的一种补充,并非所有稿件都要经过外审;外审不能替代三级审稿制度的任何一个审级,外审人员也不能担任责任编辑或取代复审者、终审者;外审意见仅供出版单位决策者参考,不能作为最终决定[6]。显然,同行评议机制的引进使得上述原则没有很好地得以秉承。本刊责任编辑具有出版专业技术中级职业资格,且在攻读研究生学位期间曾从事多门工科学科的研究。在这一编辑力量充足、编辑学术能力较高的编辑部环境下,责任编辑是完全可以承担起审稿人的角色的。充分考虑本刊特点,本刊综合采用内审、外审、自审、荐审等策略。其中,内审即指三级审稿制度;自审是指作者自行根据本刊所要求的内容范式和形式范式对稿件进行审查;荐审是指作者向编辑部推荐审稿人对稿件进行把关。一是仍然努力推行外审制度,切实提高论文专业性、严密性;二是对审稿形式进行优化,对于确实难以找到合适的外审专家,导致审稿周期较长的来稿,引入自审、荐审等灵活手段,使得优秀稿件不致被埋没;三是加强编辑部内审,对摘要、正文IMRaD架构(引言、方法、结果、讨论)等严格把关,进一步提高论文规范性、可读性,也为后续的编辑加工工作做好准备。
1.3论文架构持续把控,编辑规范深度强化
学术期刊的编辑必须是“学术编辑”,要求一人多能,博中求专,具有深度加工能力,而绝不是简单地“挑错别字”。由于本刊为非核心期刊,来稿水平普遍不高,因此对“学术编辑”的编辑加工能力,即把控论文架构、强化编辑规范的能力提出了更为严峻的挑战。学术写作规范要求极高。中英文摘要是重点,95%以上的论文摘要都需经过编辑反复修改完善,复写率通常不低于90%;参考文献更需要在“中国知网”“百度学术”中进行核对后加以规范。对于不清晰、不美观的图件,通常要求作者提供原始图片或数据,由编辑部使用专业软件代制(这也是考查作者是否存在抄袭、伪造行为的途径之一);表格一律遵循三线表的设计原则;公式的书写一律借助公式编辑器完成;名词化表达[7]与日常口语表达大相径庭,对编辑的文字功底而言更是严峻的考验。以上举措使得读者和作者在期刊的阅读中享有良好的体验。在具体操作层面,一是着力于解决大多数来稿IMRaD架构中引言和讨论写作严重不过关的问题;二是针对大多数来稿所存在的公式、图表不规范问题进行整改,本刊撰写了《关于论文公式、插图的要求和注意事项》,供作者投稿时参考;三是保持工作中的优良作风,注重摘要的行文风格、正文的动词名词化表达形式和参考文献格式的规范化。
1.4专刊合作卓有成效,合作模式趋于规范
在主管、主办单位有关精神的指引下,本刊有幸与兄弟单位举办的2017中国增材制造大会暨展览会开展合作,将2017年第4期作为专刊,遴选、录用了16篇学术论文(研究综述、研究论文和研究简报)和34篇非学术论文(名家访谈、典型案例和企业风采),在会议前一周即完成了审、编、校、排、印、发等全部工作,保障了会议的顺利进行。2018年,本刊有幸与兄弟单位开展第二次合作,将2018年第4期作为2018中国增材制造大会暨展览会的专刊。遴选、录用了14篇学术论文,在会议前完成了全部出版工作,再次保障了会议的顺利进行。同时,根据主管单位的指示,专刊未再征收非学术论文,而是额外征收了6篇其他主题的学术论文,使专刊合作在更加规范、有序的状态下进行。
2取得的成效
2.1编辑劳动初见回报,知网首现影响因子
根据2018年9月中国知网出版的年刊《中国学术期刊影响因子年报(自然科学与工程技术)》(ISSN1673-8136,CN11-9129/N),本刊2018年首次获得中国知网影响因子,其中复合影响因子:0.213,综合影响因子:0.094,在中国知网收录的52种工程与技术科学基础学科(TB)期刊中排名第38位,分区为Q4,标志着本刊向优秀学术期刊行列迈进了重要一步。
2.2论文架构更臻完善,基金论文比例提高
以2017年和2018年为例。一是将论文篇幅作为论文架构完善度的一个参考指标,2018年论文平均篇幅为4.82页(129篇学术论文占据622页),相比2017年的3.92页(226篇学术论文占据887页)提高了23.0%;二是基金论文比例提高,2018年基金资助论文比例为19.4%(129篇学术论文中占25篇),相比2017年的15.5%(226篇学术论文中占35篇)提升了3.9个百分点
3未来的新问题、新挑战
3.1理性对待期刊经营,探索理想运作模式
即使对学术期刊而言,经营也是一个现实的、不可回避的问题[8]。经营不仅包括财务经营,也包括品牌经营。《期刊出版管理规定》指出,期刊采编业务与经营业务必须严格分开。在版面费方面,要注意贯彻国家新闻出版署的有关精神,努力摆脱单纯依赖版面费生存的困境。在发行与赠阅方面,一是研究人员可以在官方网站提交赠阅申请表,向编辑部申请免费赠阅单期样刊;二是向审稿人赠阅,若被审稿件顺利录用并发表,则将一本当期样刊赠予该审稿人。在专刊合作方面,吸纳本刊主管、主办单位在智库、评测、顾问等方面的合作优势,整合相关资源,加大推广力度。
3.2逐步提高整体质量,兼顾关爱普通作者
一是本刊2019年提出了审慎的期刊指标增长目标,力争复合影响因子由0.213提升至0.240,综合影响因子由0.094提升至0.100,基金论文比例由19.4%提升至23.0%,既努力提高期刊整体指标,又不过于冒进,鼓励“二无二低”(无学术背景、无基金资助、低学历、低职称)研究人员在学术领域的创新;二是努力提升本刊排名,力争使用2~3年的时间将本刊分区提升至Q3;三是鼓励因“非正常原因”被高水平学术期刊退稿的稿件转投本刊,由本刊编辑部根据作者主张和审稿意见对稿件价值进行重新评估,若确有较高的创新性,则为之提供快速审稿、发表通道;四是建立本刊退稿申诉渠道,鼓励因学术观点之争被审稿人建议退稿的作者实施陈述申诉理由、申请重新送审等权利主张。以上举措将打破原有体制机制的桎梏,实现从“同行(háng)评议”向“同行(xíng)评议”的飞跃,营造编辑与作者共同前行的学术氛围。
3.3加强编务体系建设,形成编务工作日志
第4篇:智能制造论文范文
关键词:机械加工制作;自动化技术;应用探究
1应用自动化技术的相关内容
1.1自动化技术的简单叙述
自动化是时代的必然趋势,传统人力生产让我们的创造力一直处于一个较为薄弱的状态,且不可抗拒的因素众多,就很容易对最终结果产生负面影响,在过去,我国的创造力仍然处于一个较为落后的状态,在这种状态的影响下,我国更难以与国际市场接轨,在国际市场上的竞争力微不足道。因此,转变我国创造力较为落后状态成了当下机械加工制造发展的重中之重,而自动化技术的应用,则可以从根本上最直接、快速的起到优化作用。自动化技术指的是机器在无人干涉的情况下按照原先预定的程序指令里完成行为动作,在没有人员关照的情况下也可以完美的自我完成生产工作。与传统人力生产相比,自动化的安全性、稳定性更强,不会受到个体的影响而导致不必要的损失,另一方面,自动化技术具备更高的工作效率,相同条件下,自动化技术的生产力远远高于传统的人力生产效益。总的来说,自动化技术的最终目的就是为了提高生产效率,优化生产质量,为企业创收更高的经济利益与社会利益。值得一提的是,很多人容易将自动化技术的服务对象搞混,自动化技术其实并不单纯的仅仅是指人工智能,它服务的对象还是人,它的相关操作还是需要人为处理来完成,自动化技术就是以人为主体,利用相关技术将人力资源从繁琐、复杂、枯燥、无任何技术含量的环节与步骤中解放出来。
1.2自动化与机械自动化技术
上文简单的阐述了自动化的相关内容,简单来说,自动化讲的是动态的,它的发展道路也是随着时代的变迁而改变的。在人力生产作为第一生产力的阶段,人们将各式各样能够代替人力生产的机械称为自动化技术,在这个过程中人们无需参与相关事宜,机械就可以完成绝大部分工程项目的处理工作。而发展至今,自动化的理念与发展方向已经全然升级,过往人们推崇的自动化技术与自动化理念在生活中已随处可见,在新时代,自动化理念融入了新的科学技术,其发展道路不再仅仅是为了代替人力生产,在一定程度上还可以发挥思考作用,在发生故障的第一时间对故障位置展开判断与预处理,拥有一定的人工智慧,这就是当下自动化技术的发展理念与发展方向。
2机械自动化的具体应用
自动化技术应用范围广泛,在各个领域中几乎都能或多或少的看见它的身影,在机械制造领域中的领域更是如此。近些年来由于国家不断呼吁、鼓励企业发展自动化技术,在很大程度上促进了我国自动化技术的发展进程,并且随着人工智能技术的突破与崛起,自动化技术攻克了过往许多难以解决的问题,提供企业极大的应用便利,下文对自动化技术在机械加工制作中的具体应用进行简单分析。第一,以数控技术为核心的柔性化应用。简单来说,柔性化就是主动将计算机技术、信息技术、生产技术等有效的揉合在一起,柔性化在产品加设计、加工等方面更为全面,柔性化的加入避免了过往机器只能适应较为单一无含量又耗费时间精力的运行情况,且应用柔性化并不是什么难题,施工人员仅仅需要在机床上调整好固定数值,制定好执行参数及执行路径。值得一提的是,在将其投入生产使用当中必须要执行多次调试工作,安全检查工作必须到位,唯有满足使用标准后才可继续投入使用。第二,集成化应用。计算机技术成了发展的要门,从二十一世纪以来,计算机技术使人们的生活发生了天翻地覆的改变,对于机械加工技术领域而言影响巨大,而将计算机技术应用在机械加工制作当中,则可以从集成化的角度出发,将有关计算机类的技术全都集合在一起,如计算机辅助设计技术、数控加工等集成技术,将二者或多者充分融合,发挥出“1+1>2”的效果;进一步推进集成化的发展进度,让传统制造业重新蜕变,将企业的各种发展要素与管理工作捆绑在一起,使其成为整体,进一步促进企业发展朝着更加智能、更加先进的方向出发。第三,智能化的应用也是自动化技术应用的重中之重,将新时代的人工智能技术与自动化技术相结合,建设综合型的智能系统,该智能系统拥有一定的智慧能够独立判断各种较为常见的故障、失误,并快速模拟解决方案以供人们参考,帮助人们做好生产工作中的防护工作,能够在最大限度上避免生产损失,降低机械使用寿命的损耗;如果能在制造方面加入智能自动化技术,就可以对制造过程实现全方面、无间隙的监测效果,系统运行的同时智能自动化技术也同时启动,对制造过程中出现的各类问题做出最优的解决模式,主动提出、并改善制造系统中的缺漏。
3当下存有的一些问题
首先,由于我国机械加工制造技术仍然处于初期的起步阶段,很多系统、理论都尚未得到完善,人才资源方面更是十分紧缺,而专业人才是促进企业发展的重要基石,如果没有专业人才做支撑,企业就无法实施下一步的发展进度;另一方面,我国现有的人才资源参差不齐,整体水平略低于国际平均水平,高质量的全能型人才更是“凤毛麟角”少之又少,人才市场整体发展情况令人担忧,而人才市场发展的好与否都将直接影响各行各业的发展,自动化设计及机械加工制造也毫不例外,从这一现象来看,我国还是需要进一步加强人才培养的建设力度。其次,我国机械自动化技术的起步时间较短,并没有过多的经验与成功案例应用后者学习与应用的,大多数的先进技术及先进设备都是从国外引进的,过度依赖国外先进技术,这样做不仅很难得以突破,还会严重打击国内相关企业的发展与进步。再次,设施设备过于落后,有效数据表明我国大多数企业的相关设施设备仍是继续使用早被市场淘汰的大型设施设备,传统设施设备转换率低下,耗时耗力耗财大大增加了企业发展的资金成本,违背了企业使用相关设备的初心。除此之外,人们对机械自动化的关注度仍偏低于其他关注点,有部分企业管理者更多时候是将建设目光投放在员工管理与成本控制上,并没有给予机械自动化过多的关注,导致我国机械自动化发展缓慢,长此以往,是非常不利于整个领域的发展与进步的。最次,整体环境氛围不够热烈。我国不管是机械加工制造领域还是自动化技术发展都反响平平,人为环境上主要体现在管理者的轻视甚至忽视,国家相关补贴力度微乎其微;配套环境则可以从设施设备、地理位置方面表现,这些因素也都是影响二者发展的重点内容。
4优化思路
机械加工制造领域在很大程度上决定了我国经济发展是否能够得到进一步的提升,而自动化技术的应用不仅是当下的发展趋势,从长远的角度来看,自动化技术的应用能够赋予机械加工制造领域源源不断的发展动能。不可否认的是,虽然近些年来我们的自动化技术在各个领域都已经取得了不小的成果,但与国外发达国家相比,我国自动化技术的应用水平仍存在些许差距,近些年来更是没有取得很大的飞跃,主要体现在:“①与发达国家相比,他们已经拥有了一套完善的管理体制并全面贯彻,但我国仍有些许企业并没有意识到应用自动化技术的重要性;②CAD的应用在发达国家随处可见,而我国应用CDA技术屈指可数;③各类新型加工方法在国家发达国家应用甚广,国内的普及率却尤为低下”。综上所述,我国在自动化技术的应用仍处于发展的初期阶段。但我们一定不可以气馁,一定要加强自动化技术在机械加工制造领域的应用力度,争取全方位的自动化工程,下文提出些许建议,希望能够进一步促进自动化技术在机械加工制造领域中的应用力度。第一点,强化方向引领,管理者一定要重视机械自动化的重要性,要以身作则,给员工树立好榜样,还可以调动员工的积极性,带领员工参与相关培训工作,有实力员工加以深造,挖掘员工的潜在价值,主动培养全能型的专业人才。第二点,国外引进先进技术虽可省时省力,但最好还是研发出专属技术,在相关领域扎住脚跟而不是做优质技术的“搬运工”,建议企业进一步加大研发工作的投入,从资金、资源上支持科研人员研发相关技术,避免资金短缺问题的出现,科研人员可以借鉴国外的先进技术,不断的学习与研究,以优秀的设计方案作为参考案例,对其展开剖析工作,“取其精华、去其糟粕”,将对方的优点转化为自身的优势,争取早日突破技术局限。第三点,积极响应当地政府相关政策,以提高员工福利的方式来提升员工的幸福感,员工对企业的归属感就会增强,就更愿意为企业的发展奉献出自身的力量。从各个方面着手,例如设置奖励制度,以授予奖金、股份的方式激励员工,不断挖掘员工的潜在能力,让员工心系企业,与企业一起共同携手突破发展的技术瓶颈,全面推进我国机械自动化的发展进程。
5小结与展望
未来的一段时间,发展自动化技术并加以应用仍是机械加工制造领域的重头戏,机械加工制造领域要想得到发展,就必须顺应时代的发展,选择时代的产物。自动化技术极大的释放劳动力,真正做到将劳动力均衡分配,在原有劳动力的基础上创造更高的经济价值,因此发展自动化技术是企业必不可少的任务与方向,企业一定要结合自身存有的不足之处并逐一改正,尽可能的加强自动化技术在机械加工制造领域中的应用,共同致力于国民经济再创新高。
参考文献:
[1]姜吉文,徐铮.药房自动化对医院药品管理的影响[A].2006第六届中国药学会学术年会论文集[C].2006.
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[3]陈景明.变电站自动化系统的现状及发展[A].河南省冶金企业创新与和谐发展研讨会———暨技术经济年会论文集[C].2008.
第5篇:智能制造论文范文
关键词:智能制造;关键技术;政策建议
一、当前经济形势下智能制造发展宏观分析
1.基础技术的应用和发展
随着我国需求市场的蓬勃发展,一大批企业的快速跟进,使我国在计算机视觉、中文语音识别和无人驾驶等典型应用方面进入全球前列,具备了加速发展的市场条件和产业基础。在新一代信息技术接力式创新的驱动下,万物互联和智能化趋势越发明显,预计2035年全球联网设备数量将突破千亿件,将快速推动智能制造快速发展。近年来在算法、数据和算力三方面的突破下,新一代人工智能开始成为新的竞争焦点。人工智能在看、听、理解等关键指标上已经媲美甚至赶超人类。在机器识别图像、语音和自然语言等开始广泛应用,类似技术已广泛嵌入呼叫中心、客服系统、智能助手、聊天机器人等产品中。人工智能蕴含着无可估量机遇,各路企业争相涌入布局。从2013年到2017年,全球人工智能投资事件从310件增长到1349件,投资额从17亿美元增长到152亿美元,安防、医疗、交通、制造等数据丰富的行业成为重点投资领域。
2.我国智能制造发展情况
随着我国智能制造发展的快速推动,依托用户规模、应用场景、风险资金和科技论文等优势,我国在一些基础技术的应用方面进入全球前列,一大批骨干企业快速发展,在智能制造产业各个环节积极布局,为我国智能制造的快速发展,实现弯道刹车提供有利条件。数据资源是发展人工智能的关键要素,主要来自用户和联网设备。从用户数看,到2017年底,我国有3.49亿固定宽带用户,是美国的3.5倍,占全球38%。从数据量来看,我国已占全球13%,据高盛报告预测,随着用户数和在线时长增长,这一指标到2020年预计提升至20%—25%。我国有用户规模的先天优势。我国有近4亿的年轻用户,他们对新科技、新产品的接受度比较高,所以广泛的行业分布、多样的用户需求为拓展人工智能应用提供了广阔市场。在这一轮人工智能刚兴起时,国内一批公司深耕计算机视觉技术,目前从算法水准和应用情况看,人脸识别、安防监控等领域已获得全球认可。总体上,智能应用开始进入快速扩展期,我国有望在更多领域形成自身优势。
二、我国智能制造发展当前阶段面临的问题
1.芯片产业发展有待提升
高端芯片产业的发展是智能制造的重要前提,但是芯片关键技术方面还有很大的提高空间,目前处于“受制于人”的情况。当前芯片产业关键技术方面美国还是占主导地位,首先,图形处理芯片方面,英伟达、超威和英特尔三强主导市场方向。其次,可编程逻辑阵列芯片方面,赛灵思和英特尔两强主导市场。第三,专用集成电路(ASIC)芯片方面,谷歌的张量处理芯片(TPU)性能优势明显。目前,由于价格和关键技术的制约我国还处于芯片进口阶段,孙然有部分企业可以进行芯片的定制,但是由于资本投入和商业化推广的弊端还处于初级阶段。
2.人工智能的基础技术依旧不能形成单独生态体系
人工智能的算法框架依附于国外巨头开源生态体系。当前我国人工智能产业必须降低人工智能产品或应用开发成本,进而吸引世界各地开发者入驻生态。从高盛报告看,谷歌Tensorflow算法框架聚集了6.8万名明星开发者;而百度Pad-dlePaddle平台仅有5330位,不到前者1/10。我国当前大部分都机遇谷歌的基础算法框架进行开发,很难自主建立内生性的生态系统。3.专业技术人才的缺失异常严重智能制造的重要核心就是专业技术人才的集聚,但是我国智能制造相关人才总量和人才结构上还处于比较落后的阶段。如全球最大招聘网站领英2017年《全球AI领域人才报告》显示,全球人工智能人才数量190万人,其中美国85万人,我国5万人,位列印度、英国、加拿大、澳大利亚、法国之后,排第七位。从专业化人员从业时间来看,与美国相比我国专业化从业人员,从业超过十年以上的不足40%,而美国却超过了70%,我国大部分关键技术人员和管理人员都是海外引进,我国在智能制造的核心技术方面,尤其是人工智能的底层算法方面与美国还是有很大的距离。
4.我国关键技术创新相关的政策法规落后于技术创新的需求
数据开放、隐私管理、算法歧视、网络攻击等方面需要新的监管法规。以智能影像诊断为例,美国2017年采取先上市后批准的模式助推产业创新;我国则按照医疗器械监管,要求经过器械检测、临床评测、器械技术审批、政府发放批文等四个环节,企业反映总耗时30个月,且准入制度、收费模式、医保对接等尚是空白。所以,首先数据开放是我们必须要解决的问题,我国政府数据开放排名全球靠后,而在科技巨头之间创建标准统一、跨平台分享的数据生态系统要落后于美国。其次数据隐私管理方面问题,海量数据的采集不可避免涉及个人隐私,如何避免滥用是各方关切点。最后是网络攻击问题,防御网络攻击、保障安全是客户最为关心的主要问题。
三、推动我国智能制造发展的路径及建议
1.建立核心技术研发标准,加大产业上下游衔接
我国智能制造虽然全面推广,但是在芯片产业方面还是短板,想要借助人工智能的机会实现弯道超车必须要放长战线,做好基础研发工作。我国消费市场具有一定的优势,要做好开放合作的准备,加强学习的强度,缩短学习的周期。避免资金、人才等资源的浪费,推进强强联合,鼓励走差异化技术路线。优化产业链条,加强上下游的衔接,利用好国内良好的消费市场,产业链相关企业要积极抓住这个机会,积极实现商业化应用。
2.建立标准化产业链条平台
积极累计专业化技术成果,虽然我国在机器视觉算法方面也走在全球前列,但没有完整商业化生态体系,要快速构建原生的算法构架和标准化平台。要借鉴PC互联网时代win-dows操作系统主导生态、移动互联网时代安卓主导生态的经验做法,支持组建产业联盟构筑生态搭建算法框架。政策上支持构建算法构架,兼容多平台应用,抓住机会提升我国基础技术平台的应用和研发水平。并且要建设以人工智能为基础的公共数据资源库、标准测试数据集,为评估算法效能提供评价基准。
3.加大人才培育力度,提高吸引关键技术人才的强度
随着各国智能制造的快速发展,关键技术人才的争抢也异常重要。目前我国薪酬标准已经与国际标准逐渐缩小,所以人才培养和引进的环境至关重要。首先,完善人才引进配套政策,防止得而复失,同时在海外设立研发中心,就地招揽高端人才。其次,加快人工智能学科建设和人才培养。要形成高校、科研院所与创新企业的人才交叉流动,互相支援,互相提高。形成多元化产学研的生态系统,兼容制造、金融、医疗等重点行业的应用型人才的交叉培育。
参考文献:
[1]马晓红.金融危机后虚拟经济与实体经济祸合发展的必然性及对策[J].商业经济研究,2014(12)
[2]成思危.虚拟经济与金融危机[J].管理科学学报,1999(01)
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。