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shenxa金虫 (正式写手)
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【转贴】中国的机器人现状
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发表于: Thu Aug 19, 2004 8:31 am 发表主题: 中国的机器人现状及分析，作者 koii 中国的机器人现状及其在几个领域中的分析 第一章 关于产品 第一节、概述 一、基本描述 自动机械，就是我们平日所说的“机器人”。 要强调的一点是，要步入到机器人的殿堂并不是那么困难，机器人这个领域并不是那么高不可攀。我们可以不去理会其他人对机器人的注解，我们可以按照我们自己的喜好来理解：例如可以理解成“能实现一定的功能的机械设备”，也可以理解成“能在一定程度上代替人工的设备”等等。例如，我们可以认为汽车的雨刷，就是一只最简单的机械臂(其实它具备至少一个自由度)，等等。实际上，许多机器人的功能都不难做到，但因为它是“自动”机械，因为它是“机器人”，因此很少有人会想“我也可以做”。 机器人的外形并不都象人，它可以是任何合适的形状，也可以是任何需要的形状，例如很多移动机器人就被设计成小车的形状，还有些能钻进管道内进行检测的机器人，被设计成圆柱形，还有的潜水机器人被设计成潜艇的形状，等等。 机器人可以是全部自动的，也可以是全部由人来操纵的。例如大家都非常熟悉的避障小车、走迷宫的小车、足球机器人等，都是全自动没有人去干预其动作的。再如特警用来拆除炸弹的小车，虽然是由操纵人员在遥控操作，但也都叫机器人。 由于“机器人”这种叫法太过笼统，且容易让人误解，还有把机器人叫做智能机械的，但很多机器人并不具备任何智能，因此在本文中叫做“自动机械”，表示“具有一定自动能力的机械”。 世界上对自动机械研究和应用水平最高的是位于西太平洋上的一个岛国，他们的拥有量、使用时间、应用范围等记录都是全球最高的，目前国内也有许多设备是从他们那里进口的，普遍是些不够先进而又极为昂贵的，而且还没有足够的技术资料，还被用于关系国计民生的关键项目上，对国家和人民的安全极为不利。因此，大力发展我们自己的自动机械是非常必要的，也是非常迫切的，我们都应该为此来贡献自己的力量。 我国的自动机械起步比较晚，目前的整体水平与世界水平还有相当大的差距，设计能力、应用水平都急待提高，以降低国民劳动力强度，减少国民工作时的危险性，提高生产效率，增强我军的战斗力，并与我国的国际大国地位相衬。 二、面向教学 要想在较短时间内提高我国的设计水平，就应该选择进入门槛低、开放性好的平台，用户可以自己编写或改变其控制程序，以更透彻地了解和掌握相应技术，以及对用户进行启发，而这样的用户应该具备接受能力强、基础知识扎实、知识面广等特点，因此，广大的在校学生是最理想的目标人群。应该设计一系列偏重面各不相同，又各具特色的自动机械平台——比如允许用户自己设计制作某些部件——来提供给这些人，并且以足够低廉的价格来提供，以迅速提高我国的整体设计水平。 三、面向城镇民用 国内因为整体科技水平、价格、通用性等因素，造成目前民用领域的自动机械几乎是空白，比如我们经常可以看到工人们挥汗如雨地搬运物件、冒着生命危险清洗高楼外墙，等等。然而，由于我国自动机械的设计技术劣势，以及经济状况的落后，加上整体科技素质不高，造成目前人们找不到能解决问题的机械设备可供采购，或者因为价格昂贵而无法使用，或者不会使用。因此若要提高我国民用领域的自动机械应用水平和规模，最迫切的就是设计生产出够用、便宜、易操作、美观的产品。比如把设备往现场一放，它就能自动把指定的东西搬到需要的地点；把设备玻璃幕墙上一贴，它就会自动把玻璃擦干净——平时只需要更换它的清洁剂、清洁刷、对电池充电等操作——这样一来，人们才更容易接受它，并且才有热情来使用它，从而才能迅速地提高我国的民用自动机械的应用水平和范围。 四、面向农村民用 既然民用领域尚且如此困难，那么在中国广大的农村来讲，就更是难上加难了。农民没有资金，没有足够的文化，对新技术新产品的接受能力太有限了。但是不能因为农民没钱没知识就不考虑他们的情况，因为农村是我国最广大的地区，农民是我国最广大的群体，还因为农民是我们的衣食父母。应该生产容易使用的、便宜的自动机械来提供给农民，对提高农业生产积极性、提高生产效率、降低劳动强度等方面都大有裨益。 五、面向工业 工业领域对自动机械的需求是非常大的，但是同样是因为设计水平、通用性、价格等诸多方面的原因而导致国内工业领域的自动化程度很低，绝大多数公司工厂都还是人占据绝对的主导地位，因而造成工作效率低下、工人劳动强度大、不安全、易出差错等等一系列的问题。而国外很早以前就有了无人工厂或者无人车间。要改变目前的状况，就应该设计生产出一系列通用的、美观的、便宜的、易操作的、以及易维护的具备种种特征的自动机械，以全面带动国内工业领域的自动机械应用水平和规模。在工业领域，提高自动机械之间的数据交换能力是非常重要的，比如一个仓库系统，管理人员和机械都需要知道货物在哪里、还有多少等等信息，还应该与决策系统进行集成，这样的系统才是最理想的信息化工业设备。 六、特种应用 对于一些特定的用途，目前已经有了不少的自动机械在工作，例如用于拆除炸弹的、用于扫除地雷的、用于火场救援的等等，虽然这方面的应用比较多，但是在技术上来讲，现在的这些都还远远不够，还有很大的市场可以开发。 七、面向军事国防 自古以来，科技都是首先应用于军事、国防相关的项目上，而目前世界各军事大国都有不少的自动机械在代替士兵来从事各种侦查、攻击等高危险性的工作，虽然我国也有各类自动机械在军中服役，但由于我国的整体应用水平不高，因此直接造成我军对自动机械的应用水平和应用规模也大打折扣。因此，生产一系列的从水底到天空的相关自动机械产品，并将其装备部队，才能够迅速提高我军的作战能力和战士的战场生存能力，所导致的直接后果就是国家更安全。 八、其它 在其它方面，诸如野外考察(包括外星球考察)、家庭应用、护理、康复等等诸多方面，都有很大的空间，在国际上是如此，在国内更是如此。 ************************************* [search]机器人[/search] http://www.robotdiy.com/phpbb2/viewtopic.php?p=24341 [ Last edited by laizuliang on 2008-3-11 at 11:08 ] |
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shenxa
金虫 (正式写手)
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第二节、几大应用领域分析 由于在自动机械这个领域，国内尚没有好的品牌，因此不能盲目地着手，而应该进行详细的分析、论证，否则将导致严重的后果，轻则是付出得不到认可，重则会断送品牌在该领域的前程。 一、教育领域 教育领域是个接受能力非常好的应用领域，所得到的社会收益也是最大的，因为广大的在校学生很快都会步入社会，在各种部门、机构、公司、社会团体中进行各种工作，而如果他们能够掌握自动机械的相关知识，并且能够运用到实际工作中去，那么所获得的经济效益和社会效益都是无法估量的。 此外，教学用的自动机械有其特殊的要求，例如要求开放性好，要求结构简单等，对外观也没有过高的要求，这都是对于实力弱、经济能力不强的经营者非常有利的。教学领域的自动机械，还需要有配套的教材，否则很难在市场上找到配套的，即使有，用户也未必能找到，这也将制约产品的推广。 但是，自动机械毕竟不是书包文具，不可能或者很难做到人手一台，因此只能面向学校或院系，然而，我国教育机构的信誉是很差的，比如对款项的拖蹋，比如对真正能够使学生获得知识的但经济收益小的项目的冷淡，都是障碍，而且几乎是无法逾越的障碍。若大部分学校都拖欠货款，那对经营者来讲都将是无法接受的。 二、城镇民用 自动机械真正的最终的应用是在民用方面。自动机械可以让工人得以更轻松地工作，可以使作业效率提高许多倍，可以让原本可能不规范不规则的东西变得很规范规则。民用的用途非常广泛，从修筑楼房到开挖地沟，从清洗客机到维护水管，几乎可以说，任何高危险的、高劳动强度的工作，都可以让自动机械代替人来完成。 在民用领域，人们的接受程度是最需要经营者仔细考虑的问题。可以说，除了玩具，其它的任何真正具有一定功能的自动化产品，在民用领域都不容易被人们所接受，例如，太多的人无法想像要自己搬进自动机械修建的房子、无法想像几台自动车辆清扫大街、无法想像几台自动机械象蜘蛛一样攀附在高楼外墙上进行清洗工作——人们会怀疑，它们砌的房子结实吗？它们能扫干净街道吗？它们能洗干净墙面吗？它们会不会掉下来砸到我的脑袋？等等。 这种担心和怀疑是自动机械用于民用领域的最大障碍，尤其不适合那些小规模的经营者直接进入这个领域，因为他们耗不起。任何一种产品，只要是用在民用领域，少则有二三年的市场接受期，多则会有五到十年，这还不算研发周期。这种消耗远不是小规模的经营者所能够承受的，只有在具有了一定的规模，并且拥有足够雄厚的资金，而且最好拥有一个成功的业内品牌之后，才可以大规模地进入。 三、农村民用 自动机械在农业方面的应用也是比较广泛的，例如可以让机器人来管理果园、田地等。它们可以对果园、田地进行自动化的管理，比如洒水、施肥、喷药、采摘、筛选等等，这将大大降低人们的劳动强度和劳动危险性，并且会显著提高效率。 我国的农民普遍是缺钱、缺知识的状况。因此，产品复杂了不行，贵了也不行。复杂了，人们不会弄，更不安全；贵了，用不起，买了也不敢轻易使用——弄坏了可就心疼了。但是，若一台设备，只需要通过一只手柄和几个按钮来操作的话，还是不错的，象小朋友玩游戏机那样，农民也是很容易学会的。 自动机械在农村的应用，还要考虑到易损部件的更换、维修问题，应该尽量采用人们容易购买到的、或者容易加工的部件或结构，还要求设备容易拆和装，只有这样，设备坏了才不会因为修不好而闲置，才能让设备发挥应有的作用，也才能真正保护他们的投资。此外，由于农民的经济普遍都不宽裕，因此一台套设备应该能满足尽量多的生产需求，而不能够一台设备只能做一件事。这可以通过更换某些部件的方法来满足，比如它在犁地撒种时用一种部件，而在收割时又用另外一种部件，而主机平台则不必改动，等等。 此外，我国中部、南部是多山的地形，地形不平，单块田或地的面积小且不规则，这就要求设备的体积不能大，重心不能高，还要够灵活，否则一来施展不开，二来容易倾覆，三是边角无法耕种。而这些因素也是目前制约大多数大型设备在中南部农村应用的瓶颈。只有将犁田的设备做到半台摩托车那么大，它在我国中南部的应用普及才有可能。 若我国农村能够普及足够的自动机械，那么对农民才是一种真正的解放——人们可以坐在家里，通过手柄来遥控它，并通过监视器来监视——这在之前是何等的难以想像！虽然这样或许会使一些人去打麻将，但更多的农民会选择其它的娱乐方式，还有许多人会去学习，这对一个国家的整体水平来讲，确实是件很好的事情。 四、工业应用 国际上，对自动机械最热衷的，除了军事领域，就是工业领域。工业领域从来都是新技术、新成果的试验田。虽然有些不成熟的新技术新成果反而损害了某些企业，但是总体上，企业还是因为能够勇敢地采用新技术新成果而或益非浅。最著名也最典型的例子，就是美国的福特汽车，第一次企业危机的时候，他们进行改组，采用了流水线的生产作业方式，因此获得了比竞争对手更高的生产效率，而重新赢得了市场；第二次企业危机的时候，他们采用了许多机器人，代替工人来生产他们的汽车，由于生产效率的进一步提高，而且更关键的是由于生产工艺的提高，使他们的产品无论在价格上还是在生产工艺上，都将竞争对手远远甩到了后面。 但是在国内，由于底子薄、工人文化水平低、机械本身不成熟、风险大，而严重制约了自动机械在工业领域的应用。因此，提供易操作、价格低廉、可靠、通用性好的自动机械，是全面提高自动机械在国内工业领域应用的关键所在。否则，若产品本身复杂难懂，要求操作者个个都是硕士博士，那必然没人敢用；若价格太高，也无法大规模地应用；若产品本身不可靠，三天两天出故障，不但不能提高企业的生产效率反而造成企业频频停机检修，也不会有人愿意用。 众所周知，一种产品要降低生产成本，最主要的办法就是规模生产。但是若造出来的机械只能满足于极少数的应用场合，那么这样的规模生产也没有意义，因此必须生产能够适应大多数应用的自动机械，才能满足这样的需求，也才能够降低生产成本，最终降低用户的负担，使更多的用户能够采用。 五、特种应用 自动机械目前应用得比较广泛而且比较成功的一个领域，就是诸如消防、灾难施救、排除危险物品等方面的特种设备——例如进入到前苏联切尔诺贝利核电站灾难现场内部进行检测的小车——在各个国家都是如此，我国当然也不例外。我国同样拥有具备世界水平的排爆机器人、灾难现场救援机器人等等自动机械，它们的应用，在获得良好实际效用的同时，也获得了很好的社会效益，为我国的相关单位建立了良好的形象。 虽然如此，但是这些设备普遍都是很娇贵的，又娇气又昂贵，普通人员根本无法靠近它，更无法普及推广。目前国内的相关设备许多是国外进口的，高昂的价格令其显得特别的高贵，而且许多资料，国外厂家根本就不给，这无疑为我国设置了技术壁垒。 若提供廉价、可靠、易操作、易维护的特种自动机械，这一系列的问题都可以迎刃而解。例如拆弹机械，若操作简易、价格低廉的话，很容易做到每个市局，甚至每个县局都拥有。用于火场搜救、扑救引导等方面的设备，也很容易做到每个大队甚至中队都能拥有。 六、军事国防 上文已经提到，对新技术新成果最热衷的就是军事领域了。古往今来，国际国内，最尖端的技术，无不首先应用于军事、国防等关系国家安全的领域——世界第一台计算机是如此；第一次应用核能是如此；雷达技术也是如此。 国际国内已经有许多服务于国防的自动机械，比如无人驾驶的侦察机、无人驾驶的通讯中继站、无人驾驶的武器——例如导弹和鱼雷等等——等等不一而足。虽然我军也有一些自动机械，但是受操作性、可靠性、应用能力等等各方面条件的约束，致使自动机械在我军的应用领域、应用规模都非常有限，也因此使得我军的自动化程度并不高，许多时候仍然无法代替士兵去从事危险的侦察、敌后破坏等任务。 军事领域是个特殊的领域，不仅对产品的可靠性要求非常苛刻，而且对操作、对可维护性等等诸多方面都有严格的要求，不是一般的技术所能够满足的——军用的集成电路芯片都是陶瓷封装的，仅仅是因为要满足温度要求——因此，军事领域的门槛非常高，非一般的团体所能够进入。另外，我国不允许私营、民营企业参与军事设备设计与制造，也很大程度上制约了我军获取更便宜好用的产品。 此外，除非是上级以命令的形式，否则基层部队一般不会采用，因为无法获得经费，只有一种产品是例外——手机。新技术新成果在军方内部的推广应用速度太慢，是军方应用新技术新成果的最大瓶颈。某种新产品要想进入部队，哪怕是送给他们试用，也必须从最高层那里着手。除去技术上的因素，单就这个因素，也不是普通企业所能够做到的。 第三节、产品方面的总结 综合上文所提到的各个方面，以及对这些领域的应用前景进行的对比，总结如下： 1.最好从工业领域和特种设备入手，然后面向教学，再发展民用，最后若有能力则进入军事领域。 2.操作性是阻碍我国自动机械应用的最大瓶颈，价格其次，可靠性第三。 因此，应该提供容易操作的，廉价的，可靠的自动机械，这样才能赢得市场，也只有赢得了市场之后才能发展，才能提供更丰富的产品，才能进入其它的应用领域。 ************************************* 第二章 相关教学、培训 第一节、为何要进行教学、培训 教学和培训可以分为两类：一类是关于产品本身的；一类是关于自动机械这门学科的。 一、关于产品本身的培训： 由于自动机械不是普通的电视机或者手机之类的产品，不同种类的系统都有其独特的特点，比如有的能在地下打洞，有的能在天上飞，有的能在水里游，等等。不同的应用目的造成自动机械的结构、原理千奇百怪各不相同，因此有必要进行培训，特别是系统或者操作比较复杂的设备。对用户进行培训，用户才能知道如何维护设备，也才能发挥设备最好的效能，以及保护设备不被误操作而损坏，更能够保护用户的投资。 对于采购量大的客户，或者用于教学的用户，还应该提供与设备相应的模拟器及教材来进行教学和让用户对其他人进行教学。比如对于消防救护设备，以及用于军事国防的设备，用户采购去还要对最终应用人员进行培训，因此需要相应的模拟器及教材。 二、关于学科的教学： 在发展到一定规模后，可以考虑对学生、在职人员进行与自身产品无关的学科内教学，提供从基础到设计的全方位教学，也可以结合相应的竞赛来进行教学。特别是对大学毕业生进行此类教学尤其重要，因为他们学好之后可以直接在各地的相应工作中应用，这对于迅速推动我国的自动机械应用能力和规模都有非常大的好处。 进行此类教学的优势，在于有许多实际的实例，在设备上有实例，在应用上也有实例，这对学员来讲非常重要，因为用来教学的设备和实例本身就是最实际的东西，而不是仅仅停留在理论上。这样的教学方法，能充分提高学员的兴趣，进而得到非常好的教学效果。 第二节、如何进行教学、培训 发挥专业优势，采取现场教学的方法，让学员在设备的模拟工作现场接受培训。 对于产品的教学，则着重于特定型号的产品，具体讲述设备的工作原理、维修、日常保养等等内容；对于采购模拟器的产品，除讲述相应内容外，还应该讲述模拟器的工作原理、维修、日常保养等内容，还应辅导学员进行教学应用。 对于学科教学，则精选几种典型型号的设备，进行解剖，讲述工作原理，并适当讲述设计方法、思路及其理由，以使学员不仅能知道该设备是如何工作的，还知道为什么要这样工作，更重要的是，他们能学会遇到另外的问题该怎么做——这是全面提高我国自动机械应用水平的关键。还应该提供自身产品相关问题的咨询、其它问题的咨询、学科问题的咨询等等。 对于学科的教学，不仅要讲述实例，还要结合理论，这可以从高校聘请教授来做。实例为主，理论为辅，改变国内传统的教学方法，这会收到更好的效果。 若这样的教学能够得以开展，那么在最长十年之内，会将我国的自动机械整体水平向前推进一大步，而更重要的意义在于这么做能使我国储备许多相关人才，并且这样的人才队伍会不断地增加。 ************************************* 第三章 主办/协办相关的技术研讨会、竞赛 与目前国内现有的自动机械竞赛进行协作、提供赞助或提供获胜者奖品、参与或主办相关技术研讨会等。 有竞争才有提高——在我国的自动机械应用领域也是如此。通过竞争，可以让人们充分展示各自的杰作，并且对比各自设备的优缺点，可以使人们吸收好的方案，摒弃不好的方案，在实际中进行改进。 目前国际国内绝大多数竞赛都是针对于学生的，而没有针对于成人的，国内更是如此。这是很不好的一种现象，因为真正进行自动机械应用的全部都是成人，若没有一种渠道让这些人互相交流，不断提高的话，很难说这个人群的整体水平会有多高，或者很难说会以多高的速度来提升。 因此，举办成人的业余自动机械竞赛是非常有必要的，而且具有非常大的现实意义。 成人业余自动机械竞赛可以不拘一格，可以与面向学校的竞赛项目交叉，也可以允许学生参赛，尽量不设置那些没有实际意义的竞赛项目，而要选择那些非常实际的，又很有趣味性的项目。要从多方面来评选优胜者，比如外观、性能等，并给予奖励。甚至可以设置一些比较“残忍”的项目，比如让机械来进行你死我活的破坏性对抗等。 这样的竞赛一旦得以举办，那将会在非常短的时间内获得良好的社会效应，并且这显然会降低人们心里那道无法逾越的“谈机器人色变”的坎，使自动机械这种东西与普通大众更贴近。 而研讨会则是人们进行技术交流，博采众长的非常有效的方式，让大家都能聚在一起，可以互相谈论，也可以请其他的朋友帮忙解决问题，等等。这些，都是目前国内的任何相关竞赛所不具备的特点，然而大家又都非常期待能有这样的机会和条件，因此，举办它是非常有必要的。 |
2楼2008-03-10 21:12:07
ytinghost3
铁杆木虫 (著名写手)
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