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智能机器人是一个多种新技术的集成体,它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识,涉及到当今许多前沿领域的技术!机器人已进入智能时代,不少发达国家都将智能机器人作为未来技术发展的制高点!美国、日本和德国在智能机器人研究领域占有明显优势.近年来,中国大力研发智能机器人,并取得了可喜的成就!科学技术向来是把“双刃剑”,智能机器人技术在发挥其积极作用的同时也会给人们带来社会和伦理问题.
沈阳机床也是本次金属切削机床行业中入选的企业.[1-6]工信部在2015年启动实施“智能制造试点专项行动”,主要是直接切入制造活动的关键环节,充分调动企业的积极性,注重试点项目的成长性,通过点上突破,形成有效的经验与模式,在制造业各个领域加以推广与应用!工信部部长苗圩在会议上表示,智能制造日益成为未来制造业发展的重大趋势和核心内容,也是加快发展方式转变,促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措,也是新常态下打造新的国际竞争优势的必然选择!
在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等的计算机智能方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化!而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题.但同样显然的是,要在企业制造的全过程中全部实现智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题,下个世纪会实现智能自动化吗?而如果只是在企业的某个局部环节实现智能化,而又无法保证全局的优化,则这种智能化的意义是有限的!
因此有人担忧:智能机器人将来是否会在智能上超越人类,以至对就业造成影响,甚或威胁人类的生命财产?其实,这方面的担心完全没有必要.智能机器人并非无所不能,它的智商只相当于4岁的儿童,它的“常识”比正常成年人就差得更远了。中国知名学者周海中教授早在1990年发表的《论机器人》一文中就指出:机器人在工作强度、运算速度和记忆功能方面可以超越人类,但在意识、推理等方面不可能超越人类!日本机器人专家广濑茂男教授近也指出:即使智能机器人将来具有常识,并能进行自我复制,也不可能带来大范围的失业,更不可能对人类造成威胁!
而推进智能制造是一项复杂而庞大的系统工程,也是一件新生事物,这需要一个不断探索、试错的过程,难以一蹴而就,更不能急于求成。为此,“要用好试点这个重要抓手。DNC早期只是作为解决数控设备通讯的网络平台,随着客户的不断发展和成长,仅仅解决设备联网已远远不能满足现代制造企业的需求!早在90年代初,美国PredatorSoftwareINC就赋予DNC更广阔的内涵—生产设备和工位智能化联网管理系统,这也是全球范围内早且使用成熟的“物联网”技术——车间内“物联网”,这也使得DNC成为离散制造业MES系统必备的底层平台!
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通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动.它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。谈起智能制造,首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划!许多发达国家如美国、欧洲共同体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划!该计划共计划投资10亿美元,对100个项目实施前期科研计划.毫无疑问,智能化是制造自动化的发展方向!
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智能制造,源于人工智能的研究.一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力!智能制造应当包含智能制造技术和智能制造系统,智能制造系统不仅能够在实践中不断地充实知识库,而且还具有自学习功能,还有搜集与理解环境信息和自身的信息,并进行分析判断和规划自身行为的能力.智能制造(IntelligentManufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思和决策等!
任何材料的发展都来源于实际的需要。例如,在社会的实际活动中经常 发生飞机失事、桥梁断裂和房屋倒塌造成的灾难。这就促使科学家们希望找 到失事之前能预警的材料,或预感到要失事时能自动加固或自行补助伤痕和 裂纹的材料。比如,人的皮肤划伤后,过一段时间就会自然长好,且自我修 补得天衣无缝;骨头折断后,只要对好骨缝,断骨就会自动长在一起。
那么, 飞机的机翼、桥梁的支架出现裂纹后能不能自我修补呢?如果可能,那就可 以防止许多灾难性的事故。这就是目前世界上一大批科学家致力于研究和发 展智能材料的原因。制造智能材料的难度是很大的,因为它涉及的知识面太宽。因此,发展 智能材料需要化学家、物理学家、材料学家、机器人专家、系统控制专家、 计算机专家、建筑专家、航空航天领域的专家的合作才能取得成功。
发展智能材料尽管困难,但也已经取得可喜的成果。比如,美国多伦多 大学光纤智能结构实验室的科学家们正在设计各种方案,试图使桥梁、机翼 和其他关键结构具有自己的“神经系统”、“肌肉”和“大脑”,使它们能感觉 到即将出现的故障并能自行排除。如在飞机发生故障之前,向飞行员发出警 报,或在桥梁出现裂痕时能自动修复。
他们研制机翼用智能材料的方法之一,是在高性能的复合材料中嵌人细 小的光纤材料。由于复合材料中布满了纵横交错的光纤,它们就能像“神经” 那样感觉到机翼上受到的不同压力;通过测量光纤传输光时的各种变化,可 以测出飞机机翼承受的不同压力;在极端条件下,光纤会断裂,光传输就会 中断,于是就能发出即将出现事故的警告。
不过,仅能发现问题而不能自行排除故障的材料还不能算是理想的智能 材料。美国伊利诺斯大学的建筑学专家卡罗琳。德赖正在研制一种能自行愈 合的混凝土。他设想把大量的空心纤维埋入混凝土,当混凝土受压开裂时, 事先装有“裂纹修补剂”的空心纤维也会裂开,并释放出粘结修补剂,把裂 纹牢牢焊在一起,防止混凝土断裂。
这种智能材料称为被动式智动材料。因 为在这种材料中没有埋人传感器监测裂纹,也没有埋人电子芯片计算机来 “指导”焊接裂开的裂纹,因此它要比埋有传感器和芯片的主动型智能材料价 格便宜,且易于维修。美国的一些桥梁专家也正在研究主动式智能材料,以便使桥梁出现问题 时自动加固。
他们设计出的一种方案是:如果桥梁某些局部出现问题时,桥 梁的另一部分就自行加固予以弥补。这一设想在电脑技术高度发展的今天已 没有不可克服的困难。现在已能造出极小的信号传感器及微电于计算机埋入 桥梁材料中,桥梁材料可以应用各种神奇的材料(如形状记忆合金,电流变材料等),当出现问题时,计算机将发出指令,使形状记忆合金和电流变材料 (一种通电时立即可以由液滴变成固体的材料)发生相变,自动加固。
智能材料也称仿生材料。日本、意大利、英国等先进工业国家在这方面 都已取得了一定成果。日本人还在研究胆结石、指甲、毛发为何能生长,以 便从中找到能为智能材料研究所借鉴的线索。