機(jī)器人智能時(shí)代，技術(shù)學(xué)習(xí)與構(gòu)成
2016年的進(jìn)度條已經(jīng)進(jìn)行了75%，整個(gè)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(wú)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(gè)季度，勢(shì)必將被假期、節(jié)日、以及各類“年終盤(pán)點(diǎn)”所充斥。
這 是一個(gè)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(gè)行業(yè)，即使從10月份開(kāi)始進(jìn)入靜默狀態(tài)，3個(gè)月后也依然會(huì)出現(xiàn)在各大“年度熱搜 榜”的前十名榜單之內(nèi)。這個(gè)行業(yè)就是“人工智能”–這個(gè)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(lái)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(huì)化飽受最大爭(zhēng)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(lái)的10-20年里，機(jī)器學(xué)習(xí)也許會(huì)漸漸取代白領(lǐng)和藍(lán)領(lǐng)的工作，最終導(dǎo) 致全社會(huì)范圍的大規(guī)模動(dòng)蕩？不可否認(rèn)在計(jì)算機(jī)方面人類不是人工智能的對(duì)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(wú)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(jiǎn)單外，最關(guān)鍵的一個(gè) 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(shuō)是最智能的，而人工智能也是在人的大腦意識(shí)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(wú)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(shí)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(jiǎn)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(dòng)力，而機(jī)器手則是通過(guò)機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)完成行動(dòng)，加之構(gòu)造復(fù)雜，在行動(dòng)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?。但是機(jī)器人沒(méi)有觸感，難以得到有效的信息反饋，在行動(dòng)上太 過(guò)死板。就比如捏泥人這種事，孩童也能通過(guò)器官感知得到的信息，從而捏出一個(gè)模型，但即使如此簡(jiǎn)單的事情，機(jī)器手卻難以做到，因?yàn)榭此坪?jiǎn)單的事情，對(duì)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(wú)法脫離一個(gè)關(guān)鍵因素，那就是大腦的信息反饋。因?yàn)槿说氖种饕ㄟ^(guò)大腦控制，依據(jù)大腦反饋的信息采取行動(dòng)，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(guò)人工智能大腦，主要是通過(guò)程序來(lái)決定的，在應(yīng)變能力上遠(yuǎn)不及人腦。就像一個(gè)孩童在行動(dòng)上肯定不如成年 人靈活，因?yàn)楹⑼拇竽X還沒(méi)有發(fā)育到成年人那種程度，這也是為什么說(shuō)大腦決定了行動(dòng)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(huì)影響行動(dòng)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(wú)法達(dá)到人腦那樣的智能程度，在行動(dòng)上自然也無(wú)法達(dá)到人手的高度。
機(jī)器人雖有局限性，卻針對(duì)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(gè)誤差縮小到極致，可以說(shuō)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(gè)問(wèn)題的，然而也被局限在一個(gè)領(lǐng)域，不能成為多面手。這也說(shuō)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(shí)，機(jī)器人才會(huì)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(lái)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(wú)法提升，就好比人類，四肢發(fā)達(dá)但是腦袋不靈光也沒(méi)用。
盤(pán)點(diǎn)當(dāng)下一些智能的機(jī)器人
當(dāng)然還有更炫酷的，比如我國(guó)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(guó)AldebaranRobotics公司研制的NAO機(jī)器人。
NAO是一款曝光率相對(duì)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(dòng)教育功能，擬人化的設(shè)計(jì)也十分容易接近。
以上這些萌萌噠機(jī)器人，讓我們眼界大開(kāi)、腦洞大開(kāi)，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(dòng)執(zhí)行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)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(gè)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(dòng)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(guò)程是由控制器發(fā)指令給伺服驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)減速機(jī)執(zhí)行動(dòng)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(dòng)，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(shí)難度也是最大的核心零部件。減速器通過(guò)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(shí)需要減速的道理。
減速器市場(chǎng)占有率情況
日本的HarmonicDrive公司幾乎壟斷了整個(gè)工業(yè)機(jī)器人諧波減速器領(lǐng)域。目前全球市場(chǎng)占有率高達(dá)80%。
日本的納博特斯克（帝人）在RV減速器市場(chǎng)占有全球60%的市場(chǎng)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(kù)卡、安川。排名第二的日本住友占據(jù)全球約30%的市場(chǎng)份額。
1.2核心零部件之伺服
“伺服”，源于希臘語(yǔ)“奴隸”的意思?！八欧C(jī)構(gòu)”就是一個(gè)得心應(yīng)手的馴服工具，服從控制信號(hào)的要求而動(dòng)作。在信號(hào)來(lái)到之前，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)；信號(hào)來(lái)到之后，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)；信號(hào)消失，轉(zhuǎn)子能即時(shí)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(shí)，伺服電動(dòng)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(shí)間內(nèi)承受過(guò)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(dòng)器、編碼器。目前國(guó)內(nèi)在馬達(dá)和驅(qū)動(dòng)器制造方面均有所突破，而編碼器的生產(chǎn)制造水平與國(guó)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(duì)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(jìng)爭(zhēng)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(gòu)成本也相似。而不同品牌的機(jī)器人精度速度各有優(yōu)勢(shì)，究其根本原因是不同品牌的機(jī)器人對(duì)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(jìng)爭(zhēng)力。目前全球四大機(jī)器人廠家均對(duì)控制器進(jìn)行自產(chǎn)，可見(jiàn)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(chǎng)。
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(lái)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(guó)工業(yè)機(jī)器人集成行業(yè)未來(lái)增長(zhǎng)在非汽車行業(yè)。與其他國(guó)家相比，中國(guó)汽車行業(yè)的機(jī)器人密度為臺(tái)灣的1/2,德國(guó)的1/4。但中國(guó)非汽車行業(yè)的機(jī)器人密度為臺(tái)灣的1/9,德國(guó)的1/11。故非汽車行業(yè)的潛能巨大。
朱先生