安防智造元素——机器人
中国安防行业网    2015/6/24 15:21:00    关键字:安防,智造,机器人      浏览量:


    机器人的研发、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。机器人主要制造商和国家纷纷加紧布局,抢占技术和市场制高点。我国将成为全球最大的机器人市场,需要在这一竞争中审时度势、全盘考虑、抓紧谋划、扎实推进。

  国务院召开常务会议部署加快推进实施“中国制造2025”,实现制造业升级,中国版“工业4.0”正在渐行渐近,机器人生产制造业迎来新机遇。
  比尔?盖茨曾预言,机器人将重复个人电脑崛起的道路,成为下一个改变世界的技术。事实上,近年来机器人在我国的迅猛发展似乎正印证着这一预言。
  发达国家实现制造业升级的过程是以机器人为核心的智能装备为抓手的发展过程。中国科学院院士熊有伦在题为《机器人和智能系统协调发展的若干思考》演讲中指出要重视机器人的使能、放大和辐射作用,特别是从产业链中低端向产业链中高端转变,如数控机床、汽车、家电、手机等等,要在支柱产业里面推广。机器人近几年全世界的增长率为9%,我国的增长率是17%。2012年中国工业机器人的销售量是2.7万台,在我国达到世界水平的时候将有380亿工业机器人本体的市场空间和1140亿工业机器人系统集成市场空间。
  在年初发布的《2014年度深圳机器人产业发展白皮书》征求意见稿显示,2014年深圳市机器人企业为237家,产业总产值480亿元,在深圳已涌现出一批成规模的机器人企业。中国机器人产业作为“智能制造”的起点,将奔向更好的明天。
  随着工业4.0步伐的迈近,在新的格局改变中,越来越多的机器人将引入到制造业中;同时,中国劳动力成本的上升为机器人打开了一个巨大的市场空间,机器人替代一些简单重复性工作的岗位将成为必然趋势。就像当初工业革命、工业化以及流水线生产形态给制造业带来的改变一样,机器人也将开启一个新的制造时代,而全球制造业的格局可能会因为机器人的广泛应用而发生深刻改变。
  按照经济学家的解释,中国的人口红利正在消失,而对中国东南沿海的那些加工制造企业来说,这意味着招工难和工人流动率高已经成为它们普遍要面对的问题。劳动力市场供求关系的变化也在扭转过去工人工资低的状况。
  当然,在中国的制造业企业中,某些特定领域应用机器人生产已经不是新鲜事了,最典型的是汽车工业,其80%的工作都已实现自动化,在汽车工厂内,机械臂对汽车进行组装、焊接、拧螺丝等,而人似乎没怎么做工作,成了机器的配角。现在更多的行业开始考虑使用机器人。据国际机器人联合会估计,目前全世界有110万个正在工作中的机器人,而未来这个数量将会迅速增长,而增长的动力将主要来自中国。2011年,中国每1万名产业工人中拥有机器人的数量是21台,而国际平均水平是55台,而美国是135台,韩国是347台,可见其中巨大的应用空间。
  “机器人革命”不是一场独立的革命,而是以数字化、智能化、网络化为特征的第三次工业革命的有机组成部分。如果说第二次工业革命是通过装备的自动化和标准化实现了机器对人的体力劳动的替代,“机器人革命”则推动了机器对人的脑力劳动的替代。其影响不仅限于工业生产效率的提升,更在于从根本上克服了传统工业生产方式下产品成本和产品多样性之间的冲突,从而推动了从线性产品开发流程向并行产品开发流程的转变,使工业产品性能显著改善、产品功能极大丰富和产品开发周期大幅缩减。
  “机器人革命”同时也在引发生产关系的深刻变革,使人在工业生产中的地位和角色发生了变化。一方面,由于机器的功能延伸和对人的替代,单一生产单元中对人的需求量相对下降;另一方面,机器复杂度的增加,实际上对产业工人在多领域的技能和编程、系统处理等方面的知识提出了更高要求。这些都意味着在“机器人革命”浪潮的荡涤下,一国产业竞争优势的内涵、产业竞争优势所依赖的资源基础以及国家间产业分工形式都将发生深刻变化。总体来说,机器人革命具有以下特征:
  第一,智能化成为新一代机器人的核心特征。装配传感器和具备人工智能的机器人能自动识别环境变化,从而减少对人的依赖。未来的无人工厂能根据订单要求自动规划生产流程和工艺,在无人参与的情况下完成生产。
  第二,高速网络和云存储使机器人成为物联网的终端和结点。随着信息技术的进步,工业机器人将更有效地接入网络,组成更大的生产系统,多台机器人协同实现一套生产解决方案成为可能;服务机器人和家庭机器人也能通过网络实现远程监控;多台机器人之间的协作能提供流程更多、操作更复杂的服务。
  第三,机器人生产成本快速下降。在工业领域,机器人的技术和工艺日益成熟,性价比不断提高,机器人初期投资相对于传统专用设备的价格差不断缩小。虽然在功率和速度上与传统装备还存在差距,但机器人在精细化、柔性化、智能化和信息化方面具有显著优势,因此在个性化程度较高、工艺和流程繁琐的产品制造中替代传统专用设备具有更高的经济效率。成本的下降也使得机器人逐渐步入办公室和家庭。
  第四,机器人应用领域不断扩展。机器人最初应用于模块化程度较高的汽车、电子产业,随着智能化水平的提高,以及能完成更多的复杂动作,纺织、化工、食品行业也大量使用机器人。随着技术的不断成熟和劳动力成本提高,工业机器人的应用将扩展至整个工业领域。
  第五,人机关系发生深刻转变。一方面,计算机的操作系统和控制系统将实现标准化和平台化,未来可以通过包括手机在内的不同端口对机器人发送指令。另一方面,人与机器人相互协作完成某一目标成为趋势。技术成熟将增强人对机器人的信任,人与机器人之间的协作关系将进一步增强。
  中国安防集团研究院院长梅涛在《安防机器人发展》报告中详细研究了国内外领域机器人多年来的发展轨迹,从安防机器人研究关键词、专利申请、安防应用等方面可见国内外安防机器人发展的区别与差距。总体来看,安防机器人行业处于发展阶段,产业规模尚未形成,难以满足日益迫切需求。安防机器人具有十大技术热点:导航定位、计算机视觉、目标跟踪、移动与运动控制、检查/巡检、算法、目标检测与识别、传感器、网络,人机交互。以下我们就其中4点展开分析。
  导航定位:导航定位目前并不陌生,GPS、北斗、格洛纳斯、伽利略等我们日常生活也有接触,而机器人常用的定位方法有视觉导航定位、光反射导航定位、GPS全球定位、超声波导航定位。简单的可以了解为图像、光、声、电磁等原理进行导航定位。
  计算机视觉:计算机视觉是一门研究如何使机器“看”的科学,更进一步的说,就是是指用摄影机和电脑代替人眼对目标进行识别、跟踪和测量等机器视觉,并进一步做图形处理,使电脑处理成为更适合人眼观察或传送给仪器检测的图像。目前,计算机视觉应用的实例包括用于系统:
  (1)控制过程,比如,一个工业机器人;
  (2)导航,例如,通过自主汽车或移动机器人;
  (3)检测的事件,如,对视频监控和人数统计;
  (4)组织信息,例如,对于图像和图像序列的索引数据库;
  (5)造型对象或环境,如,医学图像分析系统或地形模型;
  (6)相互作用,例如,当输入到一个装置,用于计算机人的交互;
  (7)自动检测,例如,在制造业的应用程序。
  目标跟踪:目标跟踪技术是机器人视觉领域的一个重要研究分支,它融合了图像处理、模式识别、人工智能及自动控制等多学科最新研究成果,主要利用视频分析方法对视频输入图像序列进行连续分析,来实现运动目标的自动检测、定位和跟踪,为高层视频对目标的行为理解和决策提供底层对象和分析依据。
  传感器:机器人是由计算机控制的复杂机器,它具有类似人的肢体及感官功能;动作程序灵活;有一定程度的智能;在工作时可以不依赖人的操纵。机器人传感器在机器人的控制中起了非常重要的作用,正因为有了传感器,机器人才具备了类似人类的知觉功能和反应能力。