機器人智能時(shí)代，技術(shù)學(xué)習與構成
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(chē)技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)......以十一黃金周為起點(diǎn)的最后一個(gè)季度，勢必將被假期、節日、以及各類(lèi)“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 )出現在各大“年度熱搜 榜”的前十名榜單之內。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) 現人工智能社會(huì )化飽受最大爭議的是工業(yè)機器人，“機器代人”是否真的能實(shí)現？在接下來(lái)的10-20年里，機器學(xué)習也許會(huì )漸漸取代白領(lǐng)和藍領(lǐng)的工作，最終導 致全社會(huì )范圍的大規模動(dòng)蕩？不可否認在計算機方面人類(lèi)不是人工智能的對手，但是在實(shí)際生活中，人類(lèi)卻能把機器人秒成渣，尤其在手的靈活性方面，智能機器人 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 器人畢竟是機器，在靈活性方面，機器手跟人類(lèi)依舊有很大的差距，靈活性上無(wú)法與人的手相媲美。人類(lèi)雙手之所以靈活多姿，除了本身構造簡(jiǎn)單外，最關(guān)鍵的一個(gè) 原因在于人腦的控制。人類(lèi)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)現人工智能需要的不只是時(shí)間。
人類(lèi)與機器差距明顯，受多方面影響
人手與機器手的差別有一部分原因在于構造上，人手雖然只有看似簡(jiǎn)單的關(guān)節，卻具有十分強的靈活性，并且有許多的神經(jīng)連接，具有很強的行動(dòng)力，而機器手則是通過(guò)機械轉動(dòng)來(lái)完成行動(dòng)，加之構造復雜，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的改變。但是機器人沒(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，機器手卻難以做到，因為看似簡(jiǎn)單的事情，對于靈 活性也有很高的要求。
而 實(shí)現這兩點(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。因為人的手主要通過(guò)大腦控制，依據大腦反饋的信息采取行動(dòng)，人腦處理信息的方式很迅 速，能夠在瞬間下達最合適的指令。但是機器手則是通過(guò)人工智能大腦，主要是通過(guò)程序來(lái)決定的，在應變能力上遠不及人腦。就像一個(gè)孩童在行動(dòng)上肯定不如成年 人靈活，因為孩童的大腦還沒(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，因為人的大腦能夠處理感情這種復雜的東西，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，也意味著(zhù)人工智能還無(wú)法達到人腦那樣的智能程度，在行動(dòng)上自然也無(wú)法達到人手的高度。
機器人雖有局限性，卻針對性更強
雖 然機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，但是機器卻能把這個(gè)誤差縮小到極致，可以說(shuō)是指哪打哪，應用性很強，因為 這類(lèi)機器人的出現就是專(zhuān)門(mén)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)明智能機器人的發(fā)展有待進(jìn)一步提升，只有當人工智能可以媲 美人腦時(shí)，機器人才會(huì )更加智能化，從而應用到更多的領(lǐng)域中，達到解放人類(lèi)雙手的目的。
就目前來(lái)看，機器人發(fā)展的最大阻礙并不在機器本身，而在于人工智能大腦的發(fā)展。哪怕機器構造再精密，但是智能芯片的智能程度不足，機器人在靈活性上同樣無(wú)法提升，就好比人類(lèi)，四肢發(fā)達但是腦袋不靈光也沒(méi)用。
盤(pán)點(diǎn)當下一些智能的機器人
當然還有更炫酷的，比如我國深圳優(yōu)必選公司研制的阿爾法機器人，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AldebaranRobotics公司研制的NAO機器人。
NAO是一款曝光率相對較高的機器人，不僅登上了機器人世界杯聯(lián)賽，還被應用在大學(xué)等教育機構，可實(shí)現一定的互動(dòng)教育功能，擬人化的設計也十分容易接近。
以上這些萌萌噠機器人，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)機器人。
工業(yè)機器人
工 業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動(dòng)執行工作，是靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現各種功能的一種機器。它可以接受人類(lèi)指揮， 也可以按照預先編排的程序運行。工業(yè)機器人按照產(chǎn)業(yè)鏈上中下游可分為核心零部件，工業(yè)機器人本體，應用端集成三個(gè)環(huán)節。
1.核心零部件分析
機器人是如何實(shí)現復雜功能，根據指令完成復雜的動(dòng)作呢？這就需要了解工業(yè)機器人的核心零部件及其功能。
工業(yè)機器人的核心零部件包括減速器、伺服和控制器。機器人的控制過(guò)程是由控制器發(fā)指令給伺服驅動(dòng)，驅動(dòng)伺服電機旋轉，通過(guò)減速機執行動(dòng)作。
其中，技術(shù)門(mén)檻最高的是減速機，其次是伺服電機和驅動(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)把電機的轉速降低，從而得到大的轉矩，工作原理可以等同于汽車(chē)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)機器人諧波減速器領(lǐng)域。目前全球市場(chǎng)占有率高達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(hù)囊括了全球機器人銷(xiāo)量最大的四大機器人品牌：ABB、發(fā)那科、庫卡、安川。排名第二的日本住友占據全球約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構”就是一個(gè)得心應手的馴服工具，服從控制信號的要求而動(dòng)作。在信號來(lái)到之前，轉子靜止不動(dòng)；信號來(lái)到之后，轉子立即轉動(dòng)；信號消失，轉子能即時(shí)自行停轉。
機器人伺服特殊要求比較多，特別是像機器人末端執行器（手爪）應采用體積、質(zhì)量盡可能小的電機，尤其是要求快速響應時(shí)，伺服電動(dòng)機必須具有較高的可靠性和穩定性，能經(jīng)受得起苛刻的運行條件，可進(jìn)行十分頻繁的正反向和加減速運行，并能在短時(shí)間內承受過(guò)載。
機器人伺服的特殊要求
伺服的核心零部件為馬達、驅動(dòng)器、編碼器。目前國內在馬達和驅動(dòng)器制造方面均有所突破，而編碼器的生產(chǎn)制造水平與國外相比還有較大差距。
1.3核心零部件之控制器
機器人控制系統是機器人的重要組成部分，用于對機器人進(jìn)行控制，以完成特定的工作任務(wù)。
控制器是不同品牌機器人在技術(shù)層面的核心競爭力?？刂破饔布糠终紮C器人本體成本10%-20%，但軟件部分卻承擔著(zhù)機器人大腦的職責。
外 資機器人使用的硬件零部件類(lèi)似，采購成本也相似。而不同品牌的機器人精度速度各有優(yōu)勢，究其根本原因是不同品牌的機器人對零部件的駕馭設計與控制算法的不 同。這才是不同品牌的機器人在技術(shù)層面的核心競爭力。目前全球四大機器人廠(chǎng)家均對控制器進(jìn)行自產(chǎn)，可見(jiàn)控制器的重要性。
2.工業(yè)機器人本體分析
工業(yè)機器人按照機械機構分，可分為直角坐標機器人、SCARA機器人、并聯(lián)機器人、關(guān)節型機器人、柔性機器人，具體結構圖如下：
工業(yè)機器人結構圖分類(lèi)
從2013年的全球銷(xiāo)售數據看，關(guān)節型機器人已是最大市場(chǎng)。
3.應用端集成分析
全球工業(yè)機器人集成按照應用來(lái)分，占比前三的應用為搬運50%，焊接28%，組裝9%。
工業(yè)機器人集成行業(yè)分布情況
工業(yè)機器人下游最終用戶(hù)可以按照行業(yè)分為：汽車(chē)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，醫藥，3C，塑料，白家電等等。按照IFR的統計結果，汽車(chē)及零部件在機器人的銷(xiāo)售中占比最高，其次是電子、金屬、塑料石化等。
我國工業(yè)機器人集成行業(yè)未來(lái)增長(cháng)在非汽車(chē)行業(yè)。與其他國家相比，中國汽車(chē)行業(yè)的機器人密度為臺灣的1/2,德國的1/4。但中國非汽車(chē)行業(yè)的機器人密度為臺灣的1/9,德國的1/11。故非汽車(chē)行業(yè)的潛能巨大。
朱先生