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拉动产业发展 纳米机器人正在走向市场

2015年12月11日 10:46中国机床商务网点击:4286

  【中国机床商务网 机床上下游】作为一种前沿技术研究领域,纳米机器人正在从实验室走向市场,对此美国密歇根州立大学电气及计算机工程系教授、中国科学院沈阳自动化研究所席宁指出,以纳米机器人为代表的超限机器人技术,有望拉动机器人产业的发展,并将会成为一个极为重要的应用领域。
  
  机器人的应用领域飞速扩展
  
  席宁指出,当机器人最开始出现的时候,机器人和人在同样的环境里进行工作,发展机器人主要的目的是代替人。由于信息技术的发展,从机器人简单的代替人,现在发展到可以扩展人的能力,机器人除了能够干一些人能干不想干的工作以外,还能干一些人干不了工作。比如机器人联网后,人可以通过网络控制远处的机器人,就可以做一些人够不着、摸不着的事情,所以信息技术给机器人提供了新的动力,同时也提供了新的应用。
  
  另一方面,纳米和微纳米技术的发展也给机器人提供了新的应用领域。比如在微纳米领域,最具有挑战性的问题就是环境非常小,人类要操作的位置也非常小,现在机器人把原来看不见、摸不着的东西变得能看到、能摸着,扩展了人在微小环境里的加工能力。而生物技术的发展也给机器人提供了很多新的应用领域,但是生物领域跟传统的制造业不太一样,因为细胞生活在特定的生理条件下,要把机器人技术推广到这个领域,不仅是操作的物质很小,环境也很特别。
  

纳米机器人(图片来自百度图片)
 
  所以从这几个方面讲,机器人能够扩展人的能力,能够克服距离给人带来的困难,也能克服尺度给人带来的困难,还能够克服环境给人带来的困难,比如生理环境。综合起来,机器人除了简单的代替人以外,还能拓展人的能力,这就是超限机器人,可以超越人的限度,克服距离、尺度和环境给人类带来的困难。
  
  信息技术带来的新角色
  
  机器人最重要的应用就是自动化,机器人是自动化的工具。但是要达到自动化的目的,首先要有机器人,同时还要有传感器,这两个东西结合起来才能产生自动化。因为通过传感器可以把物理世界的信息变成数据,通过对数据的分析可以作决策,反过来作用到物理世界上,这就是自动化的过程。
  
  现在机器人和传感器变成了一个从信息世界、数据和物理世界中间的交互工具,所以机器人从简单的代替人的工具变成了一个互联网基础设施,这个就是信息技术发展带给机器人的新角色。
  
  通过机器人联网,可以形成所谓的物联网,机器人通过传感器可以监测环境,同时还可以通过物联网和机器人可以远程使用加工设备进行加工。这样可以把原来距离给人类带来的困难通过机器人技术和网络技术克服了。同时还可以通过网络进行一些医疗的诊断和治疗,通过网络让机器人做一些安全和国防方面的工作。
  
  在开发技术方面,现在通过网络和机器人的结合,可以进行远程的感知和操作,这样网络不仅能够传播信息、数据、声音等多媒体信息,通过网络还可以传播动作、感觉,把这些动作、感觉和传统的声音、图像结合起来,就要叫超媒体。
  
  缩小了设计、生产和用户的距离
  
  席宁指出,在制造方面,现在很多工厂都是由于劳动力价格的原因设置在别的国家。比如美国汽车的座椅是在美国设计的,但是生产可能在墨西哥生产,所以要对座椅的质量进行检测。通常可以用人直接触摸就可以感知软硬程度并进行打分,判断椅子是否达到要求。但在远程的情况下,则可以通过机器人技术,机器人带有传感器,通过触摸把感觉通过网络传过去,设计人员在远程再通过触摸装置,便可以达到直接触摸椅子的感觉完全一样的感觉,这样能够进行质量控制以及帮助他们进行设计。通过机器人和网络技术就把生产和设计中间的距离缩短了。
  
  同时,人们还可以用这种技术进行客户定制,比如去买车,每个椅子都是一样,但是如果有这个机器人技术,通过数学模型把感觉再现出来,买车的时候可以一直摸,直到选出合适的,然后根据数据造出一个椅子,满足你的需求。正是基于此,机器人技术把设计、生产和用户之间的距离缩小了。
  
  当前,微纳米技术给机器人的发展有什么推动和新的应用?席宁指出,微纳米技术的发展重要的方面是出现了很多新的材料,如纳米碳管、石墨烯,把这些材料变成有用的装置,比如传感器、电子元器件,其中很重要的过程就是制造过程。
  
  制造业应用机器人最成功
  
  席宁表示,机器人技术最成功的应用领域是制造业,特别是汽车制造业。大概有90%的工业机器人都用于汽车制造的过程。但生物医药领域的产值远远大于汽车行业,但是在新药开发的过程中,很多过程都是人工的,且开发成本是非常高。如何把这个过程变成自动化是一个非常重要的工作,是今天医药行业面临的一个很大的挑战。
  
  现在开发一个新药要10~15年的时间,要花10亿~15亿美元。像辉瑞制药这样的公司每年只能开发出1~2个新药,花费的钱很多。人类却不断出现新的疾病,病越来越多,研发药物的费用越来越高,出现的新药越来越少,是人类面临的很大挑战,解决这个问题重要的途径就是把新药开发的过程自动化,如果能够自动化,带来的效益是非常高的。所以如何把机器人技术用于新药开发过程值得研究。
  
  整个汽车行业的产值是8650亿美元,人们估算机器人和自动化技术产生了6560亿美元的产值,如果不用机器人、自动化,现在的产值也就2000多亿美元,自动化和机器人带来了6000多亿美元的产值。如果用同样的模式把这个转移到制药工业,比汽车产值大,能够达到9800亿美元,而且自动化程度非常低,潜在的产值有6800多亿美元的空间。如果能够成功的把机器人和自动化用于新药开发,产生像今天汽车工业这么大的应用,能够创造五六千亿美元的产值,这是潜在非常大。但问题和挑战也是很大,困难也是很多的。
  
  在这方面,席宁和他的团队计划开发一套自动化的系统,就像今天生产的自动化一样,不是装配零件而是开发新药,以提高新药开发的效率。
  
  总之,机器人技术除了代替人以外,更重要还能拓展人的功能,能够做一些人做不到的事情,通过跟信息技术结合可以在远处进行感知和控制。通过纳米机器人可以在微小的环境中进行感知和控制,能够克服由于距离、尺度、环境给人带来的困难,然后进行操作和控制。
(来源:中国工业报)

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