智能制造中的机器人技术及科研思路

智能制造中的机器人技术及科研思路智能制造中的机器人技术及科研思路1.智能制造中的机器人技术研究概况2.地方应用型本科院校在该领域的科研思路3.讨论（含郑亚青团队近年来在机器人技术领域的研究成果）1.智能制造中的机器人技术研究概况1.1智能制造1.2智能制造中的机器人:智慧工业机器人1.3智能制造中的机器人技术研究概况1.1智能制造新松智能制造系统组成1.2智能制造中的机器人:智慧工业机器人1.2.1智慧工业机器人的特性（融入新一代的信息技术）1.2.2如何在机器人中融入新一代的信息技术(如何实现智慧工业机器人的特性)？1.2.3中国智能制造2025对智慧工业机器人的需求1.2智能制造中的机器人:智慧工业机器人1.2.1智慧工业机器人的特性（融入新一代的信息技术）（1）要把智能加到机器人中，用智能循环来代替各个核心元件的精度：与机器人共享信息的网络；具备通过AI算法、云和大数据的支持来学习。（2）机器人一定要做成双臂的，带手的；（3）做具有分布式智能的智慧机器人，机器人不同层级有不同的智慧，而且机器人本身应该是一群体的工作过程：人机界面（HMI）和可以移动的能力：更完善的环境感知能力；具备逻辑思维、判断和决策能力，可根据作业要求与环境信息自主地进行工作。（机器人首席科学家：甘中学）软硬融合、虚实融合、人机融合1.2智能制造中的机器人:智慧工业机器人1.2.2如何在机器人中融入新一代的信息技术(如何实现智慧工业机器人的特性)？技术范式：范式1：数字化--可编程（通过AI算法、云和大数据的支持来进行深度学习）；【算据：大数据；算力：云+边缘计算；算法：深度神经网络】相关技术：云计算技术；AI技术；大数据分析与决策支持技术；范式2：网络化-可协同相关技术：智能感知技术；物联网技术；工业互联网技术；虚拟现实和增强现实，范式3：智能化-可自主相关技术：智能优化技术；分布式智能（群智网络）价值形态：人性化功能；人机协同（人类充当机器人的后援，在机器人达到其能力极限时接管；确保敏感任务总是依赖于人；涉及使用AI的“人在循环”系统）1.2.3中国智能制造2025对智慧工业机器人的需求1.质量强国，潜心做好柔性工业机器人（1）把末端的支配器做好；（2）把RV齿轮做好；（3）把谐波齿轮做好；（4）把伺服电机做好；（5）把机器人系统做好。2.另辟蹊径高屋建瓴地开发智能机器人需要加入两个循环才能称之为智能工业机器人。第一个循环，在机器人的末端加力传感器或视觉传感器，通过力、视觉传感器一直对工作做反馈，形成智能闭环。第二个循环，更多的是加人工智能的东西。3.开辟新赛场，占领智慧机器人技术制高点智能机器人是仿一个个人，智慧机器人是仿一个人群，我们只有通过群智网络、互联网，把不同的机器和人群连起来，才能形成智慧机器人。不同的机器人通过群智网络结合起来，就形成了一个智慧机器人的群体。这样我们的机器人用手机组成一个非常智慧的网络，就能为工业4.0提供更好的智能装备。一旦我们有了智慧机器人就形成了分布式的网络，这样我们在中国制造2025就可以向工业4.0迈进了。一个机器人本身可以完美地干他应该做的事，完全是自组织的，中间没有任何的连接，你告诉它怎么连就怎么连，这样把原来的集中式生产，变成了个性化、柔性化的生产。1.3智能制造中的机器人技术研究概况1.3.1几家著名公司的研究成果Google,ABB,FANUC1.3.2机器人在智能制造中的应用研究(实例：FANUC智能机器人在智能制造化中的应用)1.3智能制造中的机器人技术研究概况Google:在失败和成功的尝试中学习并通过云技术与其他机器人分享经验：机器人可以如何通过共享经历学习新技能，如协助老年人做家务和日常活动、在办公室和医院帮助我们、做对人类来说过于危险或让人厌恶的工作。（1）使用无模型强化学习(即通过直接的试错学习)从原始经历中学习；=iiD3Klvm96s=R2kEi_KKSsA1.3.1几家著名公司的研究成果协作机器人作为一项颠覆性的创新正在机器人领域快速生根发芽。协作机器人和相关的柔性机电一体化、人机交互、云机器人等技术将成为工业机器人领域技术研发与投资的“风口”。1.3.1几家著名公司的研究成果Google:（2）通过与物体互动学习世界的运作方式；=CKRWJEVSXMI关于环境的心智模型（mentalmodels）以及想象世界可能会怎样改变以响应我们的行为。1.3.1几家著名公司的研究成果Google:（3）在人类的帮助下学习。FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果ZDT网络架构FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果FANUC:协作机器人（深度学习算法，CPU芯片组)1.3.1几家著名公司的研究成果ABB的YuMi协作机器人:协作机器人的自然接口.ABB的工业数字化产品——ABBAbility拥有机器人行业端到端的解决方案，用户可以使用数字双胞胎模拟整个场景。在模拟场景中，机器人已经有预装的解决方案，当到达客户工作场景时，大脑当中已经有了解决方案，可减少预装风险。再看运营层面，所有ABB的机器人都是由工业物联网互联的机器人，它们都是有传感器的，都能够和云建立连接，机器人能够和云在运营的时候建立连接，就能帮助你降低宕机时间，且能提高可靠性。借助工业数字化技术，采用数字化解决方案：ABBAbility+ABB机器人，机器人的整个生命周期就是免费的，能够节约很多时间和成本。对于正在大力推进智能制造战略的中国企业而言，可让技术为更多人所用，提升更多企业的竞争力，是一剂良方。说到底，用智能的方法再加上合适的技术得到的数字化解决方案，可以让我们客户获得跨越式的发展。”通过ABBAbility在能源革命和第四次工业革命中抓住更多的机遇。1.3.1几家著名公司的研究成果协作、至简、数字化ABB的YuMi协作机器人:协作机器人的自然接口.1.3.1几家著名公司的研究成果人机共享工作区ABB的协作机器人:协作机器人的自然接口.1.3.1几家著名公司的研究成果ABB的协作机器人:协作机器人的自然接口.人机自由交互1.3.1几家著名公司的研究成果ABB的协作机器人:协作机器人的自然接口.人机并肩协作1.3.1几家著名公司的研究成果艾利特：七轴协作机器人嵌入了视觉与AI等前沿技术。集成视觉感知、力感知、自主避障、自主路径规划、自主能耗评估、AR交互、APP示教、更加安全的机器人。从本体结构上看，关节的中心孔较大，便于USB、以太网等高速通信线路的内置，并在末端法兰提供了视频信号接口和固定点；在每个关节上都配有MEMS传感器，可以获取更加丰富的本体感知数据。从软硬件层面看，在控制系统中提供了带有GPU的强大计算平台，为AI提供充足的算力；控制器具有通过与深度摄像头的结合，实现对2D、2.5D到3D视觉的软件、算法方面的全面支持。通过对深度学习框架的导入和大规模数据的深度学习训练，机械本体可以仿效人对物体的感知而实现智能抓取。提供可以远程操作的视觉与AI功能界面，对于复杂情况可从软件层面加以解决处理。1.3.1几家著名公司的研究成果1.3.2机器人在智能制造中的应用研究1.3.2机器人在智能制造中的应用研究1.3.2机器人在智能制造中的应用研究1.3.2机器人在智能制造中的应用研究1.3.2机器人在智能制造中的应用研究1.3.2机器人在智能制造中的应用研究2.地方应用型本科院校在该领域的科研思路2.1应用型的项目：迅捷工厂（基于个人数据分析的批量定制），服务于福建省尤其是晋江市的服装业和鞋业等。科研思路：（1）项目信息技术：3D打印+机器人手臂+电脑针织需求：依靠云端收集顾客身材数据和运动数据；生产：按照顾客的喜好选择配料和设计，并在机器人手臂，电脑针织和人工辅助的共同协作下完成定制。(2)项目研究思路：购买世界著名的机器人公司如ABB，KUKA和FANUC的协作机器人，然后在其基础上搭建迅捷工厂。2.2应用基础和基础研究型之项目与国内的企业（公司）、高校、其他研究机构等合作，一起合作开展与智能制造有关的机器人技术项目的研究。需求：1.工业机器人的零部件和系统集成（1）末端的支配器；（2）RV齿轮；（3）谐波齿轮；（4）伺服电机；（5）机器人系统集成。2.智能工业机器人和智慧工业机器人涉及的关键技术：（1）工业互联网操作系统：用“人工智能赛博物理操作系统”（新一代技术+商业工业互联网操作系统“AI-CPSOS”：云计算+大数据+物联网+区块链+人工智能）；（2）在场景中构建状态感知-实时分析-自主决策-精准执行-学习提升的认知计算和机器智能；（3）实现产业转型升级、DT驱动业务、价值创新创造的产业互联生态链。因此，机器人的灵巧操作、感知系统和人机共融作业使其在工业系统上有很大的上升空间。2.地方应用型本科院校在该领域的科研思路2.地方应用型本科院校在该领域的科研思路2.2应用基础和基础研究型之项目（1）购买世界知名机器人公司生产的工业机器人，然后结合市场需求，在其基础上开发机器人集成系统。（2）购买工业机器人，搭建机器人公共服务平台，为企业、学校及其他机构提供机器人技术服务和教育培训服务。（3）与生产传统工业机器人零部件的企业合作，研发相关的项目。（4）与如何将新一代信息技术融入智慧工业机器人的研究项目。（5）与国内知名的机器人企业或单位研发智慧工业机器人。3.讨论（含郑亚青团队近年来在机器人技术领域的研究成果）3.1科研道路的探索知识积累（特别是专业基础知识和专业知识的积累）；专心致志和对科研事业的喜爱；从简单的项目到复杂的项目。。。。。。。3.讨论3.2郑亚青团队近年来在机器人技术领域的研究成果（2008-2018）研究领域：绳牵引并联机器人机构学理论及运动控制技术及其应用；高等工程教育和职业教育等项目：（1）国家青年科学基金1项；（2）福建省自然科学基金1项；（3）中国博士后科学基金1项；（4）国家自然科学基金委国际合作项目1项；(5)泉州市科协项目1项。培养硕士生：10名3.讨论3.2郑亚青团队近年来在机器人技术领域的研究成果（2008-2018）主要学术贡献与突破：（1）FAST项目；（2）将非线性反馈线性化理论、微分代数等引入到对含弹性索的绳牵引并联机器人机构动力学的微分平坦性之研究中；（3）将微分黎曼几何引入到对线性弹性索牵引的并联机器人机构的动力学和轨迹控制的研究中。（4）研发一套有望用于智能制造中的绳牵引并联的3D打印机器人。4绳牵引并联的3D打印机器人