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科學技術論文

安全領域機器人的機遇與挑戰

時間:2020年07月06日 所屬分類:科學技術論文 點擊次數:

機器人產業代表著未來智能裝備的發展方向,其研發及應用是衡量一個國家科技創新、高端制造及智能社會發展水平的重要標志。機器人產業是利用科技創新實現本質安全的重要載體,其快速發展為提升全社會本質安全水平提供了良好契機,具有巨大的社會效益和經濟效

  機器人產業代表著未來智能裝備的發展方向,其研發及應用是衡量一個國家科技創新、高端制造及智能社會發展水平的重要標志‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。機器人產業是利用科技創新實現本質安全的重要載體,其快速發展為提升全社會本質安全水平提供了良好契機,具有巨大的社會效益和經濟效益‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。特別在應對安全生產、自然災害、火災消防、公共安全突發事件和應急救援中,對機器人需求巨大‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。隨著我國對安全的重視程度不斷加深,抓住社會安全邁向智能化發展的機遇,機器人在安全領域將迎來廣闊應用前景。

機器人

  機器人應用于安全領域的機遇

  機器人作業是實現本質安全的必經途徑。中國機器人市場快速發展,客觀上推動了機器人向安全領域加速滲透。據國際機器人聯合會發布的數據,2019年,我國機器人市場規模達86.8億美元,其中工業機器人市場規模為57.3億美元,約占總規模的66%。目前,工藝技術革新、企業智能化改造、產業轉型升級等正在推動工業機器人更廣泛地應用于汽車、食品、機械、電子、家具加工等行業,替代或輔助人類從事工作量大、重復性高、工序繁瑣的工作,而在焊接、切割等特殊崗位使用機器人替代人從事危險度較高的工作,實現“機械化換人、自動化減人”,不僅是提高質量控制和安全生產水平的科技保障,也是在人口紅利逐漸減少的情況下提高生產效率、降低用工成本的必然趨勢。機器人將逐漸成為未來安全、高效生產的必然選擇。

  機器人論文投稿刊物:機器人技術與應用(雙月刊)1988年創刊,是公開發行的科技刊物,國際機器人聯合會會員單位,在國內自動化領域享有很高的聲譽,國外亦有一定的影響。本刊主要報道工業自動化和機器人領域的相關理論、技術與應用等方面的最新進展情況,涵蓋面廣,集知識性與趣味性于一體,具有很強的技術性和可讀性。

  高危作業環境和崗位亟須機器人替代人。安全領域涉及各類機器人產品,不僅包括占市場份額最大的工業機器人,還包括增速突出的服務機器人和特種機器人。在極端作業環境、惡劣天氣或相對復雜的作業空間中,受生產條件苛刻、行動受限等環境條件的限制,迫切需要使用機器人替代人從事危險工作,減少一線員工數量,或提前探明環境情況,以提高高危行業作業的安全性和智能性,減少現場作業人員傷亡。如地下礦山開采,環境大多高溫高濕,且充滿有毒有害氣體和粉塵,嚴重危害礦工的身體健康,甚至生命安全,在礦山智能化改造中采用機器人裝備,不僅可以提高礦山企業的生產效率,還可以替代礦工脫離危險作業環境,提高了采礦作業的安全性;在地震、火災、礦難、;沸孤兜韧话l事件應急救援中,機器人可以進入危險環境,憑借遠程通訊、定位、防爆、防水防熱、圖像采集等功能,近距離收集前線信息,為科學評估救援條件提供數據支撐,以實現最大程度保障人員、設備和財產安全。

  信息技術的快速發展和機器人性能的不斷提升促使機器人的應用場景和模式進一步向安全領域拓展。一方面,日益增長的市場需求和人民安居樂業的迫切愿望推動機器人加快新產品研發,滿足安全領域各細分領域的需要。如近些年出現的超高壓輸電線路巡檢機器人、管道巡檢機器人、消防滅火機器人、仿生救援機器人等細分領域的系列產品,都是機器人在安全領域應用的初步探索。另一方面,相關技術的進步也提升了機器人的環境適應性,使其不僅可以實現在高溫高濕等極限條件下作業,更具備定位、防爆、圖像獲取與傳輸、避障、生命探測、遠程通訊等多項功能,為機器人進入包括采掘、建筑、核工業、消防、安防監測、搶險救援、反恐防爆等更廣泛市場領域提供了支撐,也為提升全社會安全保障能力發揮更大作用。

  政策助推安全領域機器人產業發展!稒C器人產業發展規劃(2016-2020年)》中提到,促進機器人向更廣領域發展,圍繞救援救災、能源安全、公共安全等領域,培育特殊作業等方面的需求,重點發展消防救援機器人等標志性產品,包括在危險程度高的化工、民爆等行業推進工業機器人的廣泛應用,在救災救援領域,推進專業服務機器人在自然災害、火災、核事故、危險品爆炸現場的示范應用等!吨泄仓醒雵鴦赵宏P于推進安全生產領域改革發展的意見》中明確提出“推動工業機器人、智能裝備在危險工序和環節廣泛應用。”《關于加快安全產業發展的指導意見》進一步提出“生產安全領域,重點發展用于高危作業場所的工業機器人(換人)等,應急救援方面,重點發展各類搜救、破拆、消防等智能化救援裝備”。2019年公布的《煤礦機器人重點研發目錄》,更是聚焦煤礦領域的關鍵崗位,對重點研發的5類機器人提出具體要求。

  我國安全領域機器人產業發展面臨的主要挑戰

  安全領域機器人市場培育不足。安全領域機器人雖存在巨大的潛在市場,但并未充分調動和開發。首先,安全領域在機器人產業強勢發展浪潮中屬于弱勢和冷門。自2013年我國成為全球最大的機器人市場以來,每年保持高速增長,但出于安全原因應用機器人的比例仍較低。據中國電子學會統計,特種機器人在全球機器人市場總規模中占14%,而在我國機器人市場規模中僅占9%。從具體應用場景看,應急救援機器人和極限作業機器人在全球特種機器人市場規模中占比為16%和32%,而在我國為8%和23%。其次,安全領域機器人應用環境較復雜,不確定因素較多,還處于變化中,受現有技術和人機協作程度的限制,大部分機器人在安全領域的應用尚處在初步探索階段,作業能力和智能化水平與安全領域結合的方式及應用場景還有待創新。

  產學研用各環節間尚未形成有機的鏈條。一方面,擁有技術優勢的部分科研院所成果轉化能力不足,生產企業獨立研發實力不夠雄厚,實際應用現場的環境條件在實驗室難以模擬,而研發、制造、應用之間溝通合作不暢,存在研發出的機器人實用性不強的現象。另一方面,相關行業間溝通不足也對打造安全市場需要的機器人制造了障礙。安全領域機器人具有特殊性,不僅需要具備機器人感知、決策、執行等基本特征,還要適應各類復雜變化環境的特殊要求,如火災現場的防火耐高溫、;沸孤冬F場的防腐蝕性、地下礦山的防粉塵與防爆等,這些特殊環境分屬不同行業,且專業性強,跨專業合作研發的不足使得機器人很難跨越行業門檻。

  同質化的產品市場競爭環境對安全領域機器人整體競爭力提升造成不利影響。首先,大量企業隨著機器人概念和投資的熱度迅速涌入,但其中部分企業以模仿甚至抄襲產品擾亂市場,機器人可靠性和安全性距離安全領域應用的需求和期望還有較大差距,低水平重復競爭破壞了市場的有效秩序。其次,從機器人行業整體來看,國外品牌擁有技術優勢,而我國大部分企業以組裝和代加工為主,利潤率低導致沒有足夠資金投入新產品研發的問題,很難在安全細分領域實現突破創新,在同類型產品競爭中也處于劣勢。再次,我國安全領域機器人目前還處于發展初期,產品標準體系尚不健全,缺少行業龍頭企業、知名企業帶動,沒有形成凝聚發展的態勢。

  促進我國安全領域機器人產業發展的建議

  大力培育安全領域機器人市場。首先推動安全機器人在礦山、化工、災害及事故救援等工作條件差、危險因素多的危險行業、危險崗位、危險工序應用,減少安全事故發生的可能,加快淘汰高危行業落后裝備,將機器人產品列入先進安全產品應用推廣目錄,通過費用減免、稅收抵扣等方式鼓勵應用先進機器人裝備,支持機器人產品在生命探測、應急救援、智能巡檢等領域示范應用,總結經驗并在行業內進行推廣。以助力國內企業轉型升級、提高全社會安全水平為重點,搭建安全領域機器人供需對接平臺,為企業和市場搭建供需信息溝通的橋梁。抓住安全領域機器人的潛在市場,盡快打造細分領域市場品牌、形成應用示范、擴大產業規模。

  打造安全領域機器人產學研用緊密聯系的鏈條。安全領域機器人產業發展的關鍵是技術創新研發。第一,以企業作為創新的主體,整合優勢資源,重點培養國際領先的機器人企業建立企業技術研發中心,鼓勵企業在研發階段參與改進設計,在生產、使用環節加強反饋與檢測,通過研究費用專項及稅費減免等措施,鼓勵企業突破關鍵核心技術,增強企業技術研發的動力。第二,創建跨專業、跨領域的安全領域機器人研發聯盟,引導安全與機器人等多行業間科研院所、企業跨行業協作配合,加強橫向聯合,推進信息互動共享,提高安全領域機器人專業適用性,并真正應用到實際中去。第三,以安全和應急產業園區為依托,在有產業基礎或區域優勢的地區組建安全細分領域機器人研發與產品推廣中心,加快科技創新和成果轉化,各級財政專項資金和各類社會資金投向。第四,充分發揮行業協會、聯盟等機構的作用,組織高水準、深層次活動互動交流活動,推進機器人產業與安全領域的深度融合交流,提高研究成果轉化效率。

  整合和引導市場規范化發展。首先,標準是機器人產業規范發展的必要條件,盡快制定適應細分領域技術和市場發展的需求的機器人標準,提高機器人產品質量、擴大生產數量,提升產品的專業化水平。其次,安全可靠應成為機器人進入市場的前提,建立機器人系統的可靠性保障體系是確保機器人實現專業化發展和規;瘧玫年P鍵‍‌‍‍‌‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‌‍‍‍‌‍‍‍‍‌‍‌‍‌‍‌‍‍‌‍‍‍‍‍‍‍‍‍‌‍‍‌‍‍‌‍‌‍‌‍。機器人可靠性是一項復雜的系統工程,需要將安全可靠作為機器人的基本要求,在機器人系統的設計、生產、測試、運行和維護等各個環節,充分考慮機器人運行的環境因素和系統中的薄弱環節,通過不斷優化增強機器人的可靠性能,適應安全領域的極端環境。再次,建立安全領域機器人檢測評定中心,結合實際應用環境強化產品檢測認證,推動產品標準化發展和質量穩步提升。

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