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智能裝備——智能製造的載體

發布時間:2018-10-19

來源:http://www.doublekiss.com.cn/news/8.html

智能製造是以智能技術為代表的技術為指導的先進製造,包括智能化、網絡化、數字化和自動化為特征的先進製造技術的應用,涉及製造過程中的設計、工藝、裝備(結構設計和優化、控製、軟件、集成)和管理。

智能製造核心是製造,本質是先進製造,基礎是數字化,趨勢是(人工)智能,靈魂和難點是工藝,載體(外在表現形式)是智能裝備,精神表現形式(內在表現形式)是軟件。

智能裝備的組成

一個智能裝備大概由感知係統、決策係統、運動控製係統和執行係統組成。

智能感知係統

感知是智能的輸入和起點,也是智能發揮作用的基礎。感知係統模擬智能體的視覺、聽覺、觸覺等等。注意智能裝備不是完全仿真人類的智能,而是參考人類的智能去解決實際問題,因此會有所拓展,會發展各種超越人類感知能力的傳感器,比如超聲、紅外……目前感知係統是智能裝備高速發展的一個方向,更新更高精度的傳感器是研究學者和業界不懈的追求目標。智能裝備常用的傳感器有:視覺傳感器(如攝像頭)、距離傳感器(如激光測距儀)、射頻識別RFID傳感器、聲音傳感器、觸覺傳感器等等。

智能裝備——智能製造的載體

機械執行係統

裝備的執行係統,也就是機械執行機構,是機械工具的進一步延伸。現階段的裝備機械執行係統,是包括產生特定運動的機構和驅動機構運動的電機、發動機、氣動馬達等驅動設備。

通過裝備執行係統,可以進行高於人類的高精度、高穩定性的操作。

目前執行係統最需要突破的是各類能實現複雜功能的末端執行器,由於需要和大量的感知傳感器配合交互,且期望尺寸較小,末端執行器的研製是集成商最關注的方向。

運動控製係統

控製係統是智能發揮作用的橋梁。控製係統可以使執行係統按照給定的指令進行複雜的操作。使人類從繁瑣的人機交互中脫離從來,極大的提高了效率和降低了出錯的可能性。

控製係統為智能提供了基礎,通過感知係統進行反饋控製為裝備提供了初級的“智能”。

工業上用的精密控製,除了各種感知技術外,主要依靠計算機的計算、存儲能力,在已知的抽象和邏輯(算法)下,為執行機構提供“智能”的指令。

智能裝備——智能製造的載體

智能決策係統

決策係統使真正的智能。決策係統根據各種感知係統收集的信息,進行複雜的決策計算,優化出合理的指令,指揮控製係統來驅動執行係統,從而最終實現複雜的智能行為。智能決策係統是目前智能裝備發展的瓶頸,目前工業領域事實上還沒有好的通用解決方案。

智能裝備的關鍵技術

智能裝備的關鍵技術非常多,涉及應用工藝、執行、傳感、控製、集成各方麵,每一方麵都有廣闊的研究空間,每一領域都有涉及軟硬件的關鍵技術。

以本課題組涉及的關鍵技術為例,如下圖所示,需要工藝研究、機械設計、控製係統、控製軟件、視覺檢測、測量、軟件開發等各專業的知識。

智能裝備對複合型人才的需求

智能裝備的研發,迫切需要懂工藝、機械、控製、軟件的複合型人才。然而據《人民日報》在廣州和深圳、青島和濰坊、長沙和株洲等三省六市詳細調查100家企業,真切地感受到了製造業企業麵臨人才的“三難”問題,我國的技術人才需求缺口正越來越大。

其中有一條就是:複合型人才匱乏。“懂工藝的不懂軟件,懂軟件的又不懂工藝。”

目前高校的專業劃分條塊分割比較明顯,比如軟件往往劃歸計算機學院,機械和工藝屬於機電學院,控製屬於電子信息工程學院。而退一步,即使機電學院,往往機械和工藝屬於機械製造及自動化專業,控製屬於機電工程專業。這種傳統專業劃分的現狀為智能裝備研發人才的培養帶來極大的困難。而缺乏複合型專業老師,即使一窩蜂上了所謂智能製造專業,也不過是新瓶裝舊酒。

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