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機(jī)器人智能時代,技術(shù)學(xué)習(xí)與構(gòu)成

日期:2016-09-28 瀏覽量:0  次 來源:德普瑞工業(yè)品商城
雖然目前人工智能仍然受到相當(dāng)多的質(zhì)疑,在技術(shù)層面上仍然需要突破,但是一定可以預(yù)期的是在未來人工智能必定發(fā)揮其不可估量的影響。

2016年的進(jìn)度條已經(jīng)進(jìn)行了75%,整個上半年充斥在各種智能制造技術(shù)信息里面,VR虛擬技術(shù)、無人駕駛汽車技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)......以十一黃金周為起點(diǎn)的最后一個季度,勢必將被假期、節(jié)日、以及各類“年終盤點(diǎn)”所充斥。


這 是一個信息爆點(diǎn)不斷、記憶留存短暫的年代,存在感可刷卻不可留。但是有一個行業(yè),即使從10月份開始進(jìn)入靜默狀態(tài),3個月后也依然會出現(xiàn)在各大“年度熱搜 榜”的前十名榜單之內(nèi)。這個行業(yè)就是“人工智能”–這個1950年誕生的“新興老行業(yè)”,在2016年這一年計(jì)劃釋放了之前59年積攢的所有精彩。


雖然目前人工智能仍然受到相當(dāng)多的質(zhì)疑,在技術(shù)層面上仍然需要突破,但是一定可以預(yù)期的是在未來人工智能必定發(fā)揮其不可估量的影響。

實(shí) 現(xiàn)人工智能社會化飽受最大爭議的是工業(yè)機(jī)器人,“機(jī)器代人”是否真的能實(shí)現(xiàn)?在接下來的10-20年里,機(jī)器學(xué)習(xí)也許會漸漸取代白領(lǐng)和藍(lán)領(lǐng)的工作,最終導(dǎo) 致全社會范圍的大規(guī)模動蕩?不可否認(rèn)在計(jì)算機(jī)方面人類不是人工智能的對手,但是在實(shí)際生活中,人類卻能把機(jī)器人秒成渣,尤其在手的靈活性方面,智能機(jī)器人 的手甚至不如孩童的手靈活,關(guān)鍵原因在于智能芯片的發(fā)展程度還不夠高。


機(jī) 器人畢竟是機(jī)器,在靈活性方面,機(jī)器手跟人類依舊有很大的差距,靈活性上無法與人的手相媲美。人類雙手之所以靈活多姿,除了本身構(gòu)造簡單外,最關(guān)鍵的一個 原因在于人腦的控制。人類的大腦擁有多重“智能”屬性,可以說是最智能的,而人工智能也是在人的大腦意識中產(chǎn)生的。因此,盡管人工智能發(fā)展快速,但是截至 目前依舊無法與人腦比較,想要完全實(shí)現(xiàn)人工智能需要的不只是時間。


人類與機(jī)器差距明顯,受多方面影響

人手與機(jī)器手的差別有一部分原因在于構(gòu)造上,人手雖然只有看似簡單的關(guān)節(jié),卻具有十分強(qiáng)的靈活性,并且有許多的神經(jīng)連接,具有很強(qiáng)的行動力,而機(jī)器手則是通過機(jī)械轉(zhuǎn)動來完成行動,加之構(gòu)造復(fù)雜,在行動上有所限制。


此 外,人手上的皮膚遍布神經(jīng)元,具有很靈敏的觸感,能夠與大腦相配合傳遞信息從而做出適當(dāng)?shù)母淖儭5菣C(jī)器人沒有觸感,難以得到有效的信息反饋,在行動上太 過死板。就比如捏泥人這種事,孩童也能通過器官感知得到的信息,從而捏出一個模型,但即使如此簡單的事情,機(jī)器手卻難以做到,因?yàn)榭此坪唵蔚氖虑?,對于靈 活性也有很高的要求。


而 實(shí)現(xiàn)這兩點(diǎn)的前提條件都無法脫離一個關(guān)鍵因素,那就是大腦的信息反饋。因?yàn)槿说氖种饕ㄟ^大腦控制,依據(jù)大腦反饋的信息采取行動,人腦處理信息的方式很迅 速,能夠在瞬間下達(dá)最合適的指令。但是機(jī)器手則是通過人工智能大腦,主要是通過程序來決定的,在應(yīng)變能力上遠(yuǎn)不及人腦。就像一個孩童在行動上肯定不如成年 人靈活,因?yàn)楹⑼拇竽X還沒有發(fā)育到成年人那種程度,這也是為什么說大腦決定了行動的原因所在。


人的大腦是最智能的,因?yàn)槿说拇竽X能夠處理感情這種復(fù)雜的東西,情感心理的變化都會影響行動的進(jìn)行。而人工智能目前還不具備感情基礎(chǔ),也意味著人工智能還無法達(dá)到人腦那樣的智能程度,在行動上自然也無法達(dá)到人手的高度。


機(jī)器人雖有局限性,卻針對性更強(qiáng)

雖 然機(jī)器手在靈活性和感知度上不如人手,但是卻勝在精確度高,人工操作的誤差較大,但是機(jī)器卻能把這個誤差縮小到極致,可以說是指哪打哪,應(yīng)用性很強(qiáng),因?yàn)?這類機(jī)器人的出現(xiàn)就是專門為了解決這個問題的,然而也被局限在一個領(lǐng)域,不能成為多面手。這也說明智能機(jī)器人的發(fā)展有待進(jìn)一步提升,只有當(dāng)人工智能可以媲 美人腦時,機(jī)器人才會更加智能化,從而應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中,達(dá)到解放人類雙手的目的。


就目前來看,機(jī)器人發(fā)展的最大阻礙并不在機(jī)器本身,而在于人工智能大腦的發(fā)展。哪怕機(jī)器構(gòu)造再精密,但是智能芯片的智能程度不足,機(jī)器人在靈活性上同樣無法提升,就好比人類,四肢發(fā)達(dá)但是腦袋不靈光也沒用。


盤點(diǎn)當(dāng)下一些智能的機(jī)器人

美女機(jī)器人佳佳

當(dāng)然還有更炫酷的,比如我國深圳優(yōu)必選公司研制的阿爾法機(jī)器人,日本電氣(NEC)研制的PaPeRo,日本Dentsu公司、Toyota以及東京大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的Kirobo,還有法國AldebaranRobotics公司研制的NAO機(jī)器人。

nao機(jī)器人

NAO是一款曝光率相對較高的機(jī)器人,不僅登上了機(jī)器人世界杯聯(lián)賽,還被應(yīng)用在大學(xué)等教育機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)一定的互動教育功能,擬人化的設(shè)計(jì)也十分容易接近。

機(jī)器人nao

以上這些萌萌噠機(jī)器人,讓我們眼界大開、腦洞大開,但我們今天的介紹重點(diǎn)是:工業(yè)機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人

工 業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器裝置,它能自動執(zhí)行工作,是靠自身動力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類指揮, 也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行。工業(yè)機(jī)器人按照產(chǎn)業(yè)鏈上中下游可分為核心零部件,工業(yè)機(jī)器人本體,應(yīng)用端集成三個環(huán)節(jié)。


1.核心零部件分析

機(jī)器人是如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能,根據(jù)指令完成復(fù)雜的動作呢?這就需要了解工業(yè)機(jī)器人的核心零部件及其功能。

工業(yè)機(jī)器人的核心零部件包括減速器、伺服和控制器。機(jī)器人的控制過程是由控制器發(fā)指令給伺服驅(qū)動,驅(qū)動伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn),通過減速機(jī)執(zhí)行動作。

其中,技術(shù)門檻最高的是減速機(jī),其次是伺服電機(jī)和驅(qū)動,再次是控制器。三大核心零部件的減速器、伺服和控制柜成本分別占機(jī)器人成本的30%-50%,20%-30%,10%-20%。


1.1核心零部件之減速器

減速器是工業(yè)機(jī)器人中成本占比最高,毛利最大,同時難度也是最大的核心零部件。減速器通過把電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低,從而得到大的轉(zhuǎn)矩,工作原理可以等同于汽車在上坡時需要減速的道理。


減速器市場占有率情況

日本的HarmonicDrive公司幾乎壟斷了整個工業(yè)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域。目前全球市場占有率高達(dá)80%。

日本的納博特斯克(帝人)在RV減速器市場占有全球60%的市場份額,客戶囊括了全球機(jī)器人銷量最大的四大機(jī)器人品牌:ABB、發(fā)那科、庫卡、安川。排名第二的日本住友占據(jù)全球約30%的市場份額。


1.2核心零部件之伺服

“伺服”,源于希臘語“奴隸”的意思?!八欧C(jī)構(gòu)”就是一個得心應(yīng)手的馴服工具,服從控制信號的要求而動作。在信號來到之前,轉(zhuǎn)子靜止不動;信號來到之后,轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動;信號消失,轉(zhuǎn)子能即時自行停轉(zhuǎn)。


機(jī)器人伺服特殊要求比較多,特別是像機(jī)器人末端執(zhí)行器(手爪)應(yīng)采用體積、質(zhì)量盡可能小的電機(jī),尤其是要求快速響應(yīng)時,伺服電動機(jī)必須具有較高的可靠性和穩(wěn)定性,能經(jīng)受得起苛刻的運(yùn)行條件,可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運(yùn)行,并能在短時間內(nèi)承受過載。


機(jī)器人伺服的特殊要求

伺服的核心零部件為馬達(dá)、驅(qū)動器、編碼器。目前國內(nèi)在馬達(dá)和驅(qū)動器制造方面均有所突破,而編碼器的生產(chǎn)制造水平與國外相比還有較大差距。


1.3核心零部件之控制器

機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人的重要組成部分,用于對機(jī)器人進(jìn)行控制,以完成特定的工作任務(wù)。

控制器是不同品牌機(jī)器人在技術(shù)層面的核心競爭力??刂破饔布糠终紮C(jī)器人本體成本10%-20%,但軟件部分卻承擔(dān)著機(jī)器人大腦的職責(zé)。

外 資機(jī)器人使用的硬件零部件類似,采購成本也相似。而不同品牌的機(jī)器人精度速度各有優(yōu)勢,究其根本原因是不同品牌的機(jī)器人對零部件的駕馭設(shè)計(jì)與控制算法的不 同。這才是不同品牌的機(jī)器人在技術(shù)層面的核心競爭力。目前全球四大機(jī)器人廠家均對控制器進(jìn)行自產(chǎn),可見控制器的重要性。


2.工業(yè)機(jī)器人本體分析

工業(yè)機(jī)器人按照機(jī)械機(jī)構(gòu)分,可分為直角坐標(biāo)機(jī)器人、SCARA機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、關(guān)節(jié)型機(jī)器人、柔性機(jī)器人,具體結(jié)構(gòu)圖如下:

工業(yè)機(jī)器人結(jié)構(gòu)圖分類

從2013年的全球銷售數(shù)據(jù)看,關(guān)節(jié)型機(jī)器人已是最大市場。


3.應(yīng)用端集成分析

全球工業(yè)機(jī)器人集成按照應(yīng)用來分,占比前三的應(yīng)用為搬運(yùn)50%,焊接28%,組裝9%。


工業(yè)機(jī)器人集成行業(yè)分布情況

工業(yè)機(jī)器人下游最終用戶可以按照行業(yè)分為:汽車工業(yè),一般工業(yè)。一般工業(yè)中又可以分為食品飲料,石化,金屬加工,醫(yī)藥,3C,塑料,白家電等等。按照IFR的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,汽車及零部件在機(jī)器人的銷售中占比最高,其次是電子、金屬、塑料石化等。


我國工業(yè)機(jī)器人集成行業(yè)未來增長在非汽車行業(yè)。與其他國家相比,中國汽車行業(yè)的機(jī)器人密度為臺灣的1/2,德國的1/4。但中國非汽車行業(yè)的機(jī)器人密度為臺灣的1/9,德國的1/11。故非汽車行業(yè)的潛能巨大。

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