抢占“工业5.0”时代中国话语权 西安交大团队研发“群视觉机器柔性智能制造系统”

■记者 姜泓

“仿人智能的机器学习机，将引发第五次工业革命。智能机器的诞生和广泛应用，即为工业5.0的新概念。”日前，在西安交大举办的《人工智能与工业5.0》成果发布会上，该校自动控制研究所所长、博士生导师韩九强教授提出的工业5.0的新概念引发关注；韩九强团队还据此研制成功一种工业5.0的群机器人智能化系统实验模型。

工业制造以机器人替代人工成为必然趋势

韩九强团队通过对前四次工业革命发展规律的研究，发现每一次工业革命都是以机器衍生出类人某种重要器官肌能的机器机能为标志的基本规律。他提出了工业5.0概念，并研制出一种工业5.0的群机器人智能化系统实验模型，为机器智能化、系统智动化、工业智慧化的研究开拓了思路，并阐明了人工智能在未来工业发展中的战略定位。

韩九强教授说，当前随着“中国制造2025”快速推进，工业制造以机器人替代人工成为必然趋势，“着眼智能时代未来工业发展趋势，我们提出并成功研制出一种柔性智能生产线结构模式。”韩九强说：“由此研发的‘群视觉机器柔性智能制造系统\’，就是要解决智能时代中国制造这一瓶颈问题，以抢占智能时代定制化生产的技术先机，为实现中国制造多样化、定制化、智能化的未来发展，为实现我国工业经济发展弯道超车、为中国在工业革命发展进程中抢占制高点提供理论支撑。”

发布会当日，记者在实验室见到了一台用于教学演示的工业5.0智动化系统模型。共有4个机器人“上岗”，其中两个在下围棋，另两个正进行零件装配，中间转动的环形传送带上有不少象棋棋子和装配零件；4个机器人两两一组，不时转动身子抓取棋子或零件，然后投放到位，一招一式真切地显示在屏幕上。

据韩九强教授介绍，这套新系统装进了视觉软件，能根据现场感知来识别、判断和决策，智能化程度很高，能够随时改变要求，每个机器人通过视觉机能完成份内工作，还能帮故障机器人完成工作。

此外，机器视觉系统的另一个特点是提高生产的柔性和自动化程度，在一些不适合人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合，常用机器视觉来替代人工视觉；同时在大批量工业生产过程中，用机器视觉检测法，可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成，是实现计算机集成制造的基础技术。

韩九强说，未来进入工业5.0时代，柔性智能化系统替代传统生产线后，工程师将取代装配工人，很多工人会下岗，但对研发和维护设备的人需求会增多，人工智能的发展必然会取代一些传统职业，也会产生新的职业，而且人工智能方面的人才缺口也会非常大。

抢占工业革命中国标准的话语权

据了解，2017年在中国西部国际装备制造业博览会上，西安交大韩九强团队研发的“群视觉机器柔性智能制造系统”荣获金奖。该系统是一种集视觉采集、模式识别、信息通信、加工制造和机器学习等信息物联网自动制造于一体，形成可由不同数量的视觉智能机器和数控加工设备组成的柔性结构模式，既可实现机器自主智能化，也可实现多机器协同制造的群体系统智能化。

韩九强说，目前工业领域人工智能的发展阶段还停留在简单重复劳动的流水线作业。他们研制的这套系统，每一台机器都具有类人耳嘴眼机能的网络视觉系统机能，通过提前学习就可掌握工作机制，不受系统时序优先控制，可根据需要进行工作。

“系统的群体智能，是指群体之间的交互智能、生产计划执行的调度智能、作业目标实现的优化智能等；而自主智能包括个体机器对现场动态物件识别的智能、对现场动态物件跟踪操控的智能、不受系统时序优先控制的作业智能、进出系统又不影响系统整体目标实现的智能等。”韩九强解释说：“因此，系统中的机器设备和群数量可以任意选定，相邻机器间可以合作进行作业，个体机器具有动态识别、决策判定，进而衍生出自学习的智能特征。”

“这种系统相当于采用具有类人耳嘴眼机能的网络视觉协同机能的机器群，替代传统数字化控制的自动化生产线，使得制造业从以数字化控制的自动制造，向以物联网+群视觉机器的智能制造方向衍生和发展，直至衍生出类人学习机能的机器智能，实现真正意义上的智能制造。”

韩九强研究认为，工业5.0智能化系统中的机器人具有以下特征：能源供给能力（体力）、操控对象能力（手足）、自主决策能力（脑算）、群体协同能力（耳嘴）、现场感知能力（眼睛）、自学习能力（智力）。

目前，该校已采用该系统平台开发出群体异步物件转移智能实验、物件拆卸装配智能实验、双体机器协同装配智能实验、多体机器虚拟车铣冲钻智能实验等实验，还将进一步开拓如色差分类智能试验、形体分类智能试验，以及目标对象优先混合作业智能装配试验等内容。

韩九强透露，他们目前正研究该系统的升级版，准备把教学机器人换成工业机器人、虚拟机床换成加工中心并赋予产品制造背景，即可升级为群视觉机器柔性智能制造专用产品智能制造系统。

据介绍，这套系统，既适用于群体智能制造涉及的智能机器人、智能制造装备、智能测控系统等关键技术的研究，也可作为无人值守的智能制造系统车间或工厂的参考模型。同时，该系统还可用于科研教学，机器学习、深度机器学习的理论方法研究等领域。

“与李世石PK的围棋高手AlphaGo智能机器人这类有代表性的智能机器已经诞生，这是第五次工业革命发展演变过程的雏形。工业革命和工业发展是无止境的，给出第五次工业革命的大胆设想和预测，为国家发展战略提供理论支撑，我们应做好准备抢占工业革命中国标准的话语权。”韩九强教授充满信心地说。

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