2002.2.28十五863机器人技术主题战略目标研讨
范玉顺-网络化制造与制造网络
网络化制造的内涵
• 网络制造不是简单的制造网络化，网络化制 造是符合网络经济规律的制造模式，企业的 运作模式与经营理念都较以前的企业形态有 根本的改变。
• 开展网络化制造不仅仅是技术问题，更重要 的是建立符合网络经济（知识经 济）规律的 企业文化、管理机制和运作模式。
网络化制造的思想内涵
• 协同论、系统论、信息论、分形论； • 分布与集中的统一； • 混沌与有序的统一； • 协同与自治的统一。
开发 制造网络协议与支持系统研究 制造HUB与制造总线技术研究与支持系统开发 制造网络资源共享技术研究与系统开发 制造网络系统应用示范工程实施
• 实现产品商务的协同、产品设计的协同、产品 制造的协同和供应链的协同，从而缩短产品的 研制周期和研制费用，提高整个产业链和制造 群体的竞争力。
网络化制造系统的多种运行模式
制造业基地、产业链
制造业 企业
制造业 企业
……
其他资源
数字化 服务企业
制造网络平台
数字化
基于ASP的网络化制造服务系统 服务企业
• 制造网络系统具体运作在围绕产品全生命周期 所建立的动态联盟的组织形态下，通过制造网 络集成平台(MNIP)完成体现不同企业核心竞争 力的软件系统或制造资源之间的互连与交互， 实现跨企业的产品开发和设计、制造、销售、 采购、管理等一系列活动的深层次集成与优化， 从而达到提高整个制造群体的竞争能力的目的。
制造网络系统运行结构示意图
多 种 运 行 模 式
制造网络系统的主要研究内容
制造网络组织实施方法、运行管理模式、构建技术研 究与支持系统开发
支持制造网络系统的ASP服务平台技术研究与系统开发 支持制造网络系统运作的虚拟企业集成平台技术研究
我国特种机器人发展战略思考_王树国
第28卷 增刊2002年12月自 动 化 学 报ACT A A U TO M A T ICA SIN IC A V ol.28,Suppl.Dec.,2002我国特种机器人发展战略思考王树国 付宜利(哈尔滨工业大学机器人研究所 哈尔滨 150001)(E-mail :meylfu @hope.h )摘 要 特种机器人与工业机器人相比在理论基础、技术特征和应用领域等方面有显著特点,被列入许多国家的发展研究计划,吸引了世界众多科学家从事这方面的研究.特种机器人已成为当今国际自动化技术发展的重要方向.文中介绍了特种机器人的国内外发展现状和趋势,探讨了特种机器人的特点、共性技术和基本科学问题,并对我国特种机器人发展战略提出了若干建议.关键词 特种机器人,发展战略,自动化,中国中图分类号 T P 224收稿日期 2002-04-22 收修改稿日期 2002-07-21ON ADVANCED ROBOT DEVELOPMENT STRATEGY OF CHI NAW ANG Shu-Guo FU Yi-Li(Institute of Robot ,Ha r bin Institute of Technolog y ,Harbin 150001)(E-mail :meylfu @hope.h )Abstract Compared with i ndustrial robots ,advanced robot ,which i s listed i n high technology development programs of many dev eloped countries,presents unique characteristics on theory basis,techniques and application fields.At tention of scientists all over the world has been focused on advanced robot -related research that has become one of the most important research t opics in automation.In this article,af ter an overview of development and trends in advanced robot s,their design and applications,common t echnologies and founda tional science problems are discussed,and suggestion on advanced robot development strateg y for China is giv en.Key words Advanced robot ,development strateg y,automation,Chi na1 特种机器人研究的应用与科学意义工业机器人作为生产自动化设备的典型代表,在制造业获得了巨大的成功.进入20世纪80年代以来,机器人技术在信息技术、控制技术、人工智能和传感技术等迅速发展的支持下,已远远超出了服务于制造业的范围,被广泛地应用于非制造领域.在非制造领域应用机器人已成为当今国际自动化技术的重要发展方向.目前国际上对非制造领域机器人(也称为adv anced robo t,我国称为特种机器人)的研究和开发非常活跃.特种机器人技术主要研究非制造业应用并服务于人类的各种先进机器人及其相关高技术,特种机器人是替代人在危险、恶劣环境下作业必不可少的工具,可以辅助完成人类无法完成的如空间与深海作业、精密操作、管道内作业等的关键技术装备.与工业机器人相比特种机器人通常在非结构环境下自主工作,更多依赖其对环境信息的获取和智能决策能力.因此特种机器人更强调感知、思维和复杂行动能力,比一般意义上的机器人需要更大的灵活性、机动性,具有更强的感知能力、决策能力、反应能力以及行动能力.特种机器人从外观上也远远脱离了最初工业机器人所具有的形状.特种机器人融合了更多学科的知识,如机构学、控制工程、计算机科学、人工智能、微电子学、光学、传感技术、材料科学、仿生学等,因此,特种机器人的研究不仅能促进本学科的发展,还可带动其它学科的进步.特种机器人研究特别强调智能性和对环境的适应性,使其具有更广阔的应用领域.特种机器人在空间及海洋探索、农业及食品加工、采掘、建筑、医疗、服务、交通运输、军事和娱乐等领域都具应用前景.针对各个领域的应用特点,科学技术人员正在研制各种类型的特种机器人,如空间机器人、水下机器人、服务机器人、微操作机器人、仿人机器人、医疗机器人、军用机器人等.这些特种机器人将更加符合各应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大超出了工业机器人的范围,使机器人技术呈现出更加广阔的发展空间.随着陆地资源逐渐枯竭,深海开发已成为各国的重要战略目标.深海矿产资源的勘探与开采,是近几年国际激烈竞争的焦点之一.作为一种高技术手段水下机器人在海洋石油开发、海洋科学研究、海底矿藏勘测开发、海底打捞救生等方面具有重要的意义.21世纪我国的海洋多金属结核的开采工作将进入中试阶段,除了用于大洋勘测,中试采矿装置的安装、运行、维护、修理都急需多种水下机器人.作业型AUV 在海洋科学研究中,可用来进行海洋科学的各种测量、观测、监视、布放和收回仪器.在军事领域作业型AUV 与其他潜水装备互相配合,可在防险救生中发挥特有的作用.在我国经济结构调整发展战略中,已将城市化确定为产业增长的重要拉动力.城市化进程的加快将有效地带动一系列传统产业和新兴产业的高速增长.其中加大城市地下空间开发利用的力度,将城市相关基础设施建造在地下,已成为未来城镇建设的重要方向.城市各类管网的地下化和城市交通的立体化将需要开发盾构机器人与地下管线非开挖技术和装备,并将形成新兴产业.随着人民生活水平的提高,我国对医用机器和服务机器人的需要已提到议事日程.医用机器人的研究,不仅对常规医疗方面将带来一系列的技术变革,对临床或家庭的护理及康复工程等方面的发展产生深远的影响.生物技术将是21世纪重点发展的领域,它将改变医药业、农业、制造业等行业的面貌,其产业发展前景十分可观.在生物技术发展过程中,基于机器人技术的智能化微操作装置正在发挥作用.本世纪我国在无人试验飞船成功飞行的基础上,在航天技术和重大工程方面将有更大的发展.不仅要实现载人航天飞行,而且在空间探测方面,将实现月球探测,积极参与国际火星探测活动,使我国的空间探测技术上升到一个更高的水平.空间技术的发展需要机器人技术提供装备和服务.此外,在军事领域,一场新军事革命正在兴起,为适应未来高技术环境下71增刊 王树国等:我国特种机器人发展战略思考72自 动 化 学 报 28卷的作战,需要用特种机器人及自动化技术提供新一代智能化武器装备.总之,特种机器人技术在21世纪将有一个快速的发展,其应用领域及其产品市场将是不可预测的,其巨大的发展潜力将会对人类生活及社会经济发展产生巨大的推动.同时特种机器人也将是21世纪自动化科学与技术的集中体现,是最高意义上的自动化,是当今国际自动化技术发展的重要方向;特种机器人的研究必将促进自动化科学与技术的发展.2 特种机器人研究国内外发展动态与现状特种机器人技术综合了多学科的发展成果,代表了高技术的前沿发展,它在人类生活应用领域的不断扩大,正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响.正因为如此,研究和发展特种机器人技术一直受到世界各国的重视,许多国家都把特种机器人技术列入本国的高技术发展计划或国家的关键技术进行研究和开发.如美国的“国家关键技术”、“商业部新兴技术”和“国防部和能源部关键技术”计划,欧共体的“尤里卡计划”和“信息技术研究发展战略计划”,新加坡、韩国、巴西等发展中国家都有相应的计划内容.目前,国际上在如下领域展开特种机器人技术研究.1)水下机器人.包括有缆水下机器人与无缆水下机器人,其中无人无缆水下机器人将是主要的发展方向,并向远程化深海和作业型发展.2)空间机器人.包括舱内作业与舱外作业机器人、星际探索机器人、空间飞行器检测和维修遥控自由飞行空间机器人等.随着空间探索、开发与利用的不断深入,还会不断出现新型的空间机器人.3)工程及建筑机器人.主要应用于矿山采掘业,其中也包括各种地下输油、输气、输水管道监测维修用的爬管机器人、隧道掘进机器人、高层建筑用顶升机器人系统、顶制件安装机器人、室内装修机器人、地面磨光机器人、擦玻璃机器人等.4)医用机器人.医疗机器人是越来越受到关注的机器人应用前沿方向之一,包括外科手术机器人、生物体内诊疗微机器人系统;眼科及神经显微外科手术机器人;胸脏器官、泌尿系统及脑外科手术机器人等.目前机器人辅助外科手术及虚拟医疗手术仿真系统为研究重点.5)微机器人.近年来世界各发达国家在微机电系统的研究开发方面取得了令人瞩目的成果.专家们预测2010年微机器人的销售额将达到200亿美元.6)农业机器人.包括耕作机器人、农药喷洒机器人、收获及管理机器人、搬运机器人、剪羊毛机器人、挤牛奶机器人、草坪修剪机器人等.7)军用机器人.主要用于侦察、作战、保安、排雷等方面.8)服务机器人.主要用于家庭生活类服务及公共场所类服务,如老年人护理、残疾人护理、导盲、导购、导游等方面用机器人.9)核工业用机器人.主要用于核工业设备的监测与维修.10)娱乐机器人.娱乐、玩具机器人在本世纪会形成巨大的产业.现在国外已开发出采矿机器人、坑道水泥喷涂机器人、高层建筑清扫机器人、爬壁检测及喷漆机器人、管内爬行机器人、管外爬行机器人、生物医学用微型机器人、农业及林业用机器人、核工业机器人、深海机器人、空间机器人、军用机器人等等.生产特种机器人的公司的数量迅速增加,特种机器人产业已在国外形成,并对社会与生产力的发展发挥了重大的推动作用.我国在“863”计划支持下,在水下机器人、服务机器人、微操作机器人、爬壁机器人、管道机器人、军用机器人、仿人机器人和智能化智能机械等方面开展研究,培养了队伍,取得了一批研究成果,在某些技术方面达到了国际先进水平.但从总体上与国际发达国家相比还有较大差距,没有形成规模产业,自主知识产权的成果相对较少,对特种机器人基本科学问题和技术研究不足,跟踪研究多,自主创新少.3 特种机器人的共性技术与基本科学问题3.1 特种机器人的共性技术特种机器人大都工作在非结构性环境中,在现在及可以预见的将来,人机遥控加上局部自治,仍将是一种主要的控制方式.操作者和机器人可能在同一环境中,也可能分布在两处.分布在两处时,其联系的通信时间,在空间及深海中,可能长达分的数量级,而工作的环境,在大多数的情形下又是未知的.感知、规划、行动和交互技术是特种机器人的共性技术.1)遥控及监控技术机器人高水平的半自治功能;多机器人和操作者之间的协调控制;通过网络建立大范围内的机器人遥控系统;对有时延的环境,克服时延所造成的控制上的困难;通过事先对可能出现的情况及对策的详细研究,进行局部自治控制等.2)人机接口近几年来,在包括虚拟环境的人机接口方面的研究工作非常活跃,开发出各式各样的输入和输出装置,如三维鼠标、数据手套、快门眼镜、头盔等,各种具有更好性能的临场感方法相继被提出来,如具有类似人的大小的手、臂和双眼视觉系统等.利用临境技术建立机器人工作环境,让操作者身临其境地进行操作.目前在利用多种传感器的信息动态实时地建立环境方面,有很多问题有待研究.3)多传感器系统基于多传感器信息的获取、融合、理解、处理和控制技术将是在未知环境中实现具有高度灵活性及高鲁棒性行为的机器人的关键.4)导航和定位问题对移动式机器人来说,导航和定位是两个重要的问题.对陆上机器人来说,里程计、方向陀螺等都比较成熟;对水下短程机器人来说,定位可以利用短基线、超短基线或长基线,而用GPS 来标定,导航可采用基于方向陀螺和多普勒测速组成递推算法,并按测定的位置定时校正;对水下大航程机器人来说,目前还没有好的方法.由于长距离的水下通信问题没有解决,而海底图匹配、海底图的地理特征很难确定,试验过的方法很多,如地貌匹配、重力场、重力梯度场等都不理想,而且代价太大,目前从理论上还没有好办法.完全未知空间环境探测机器人定位也是正在探索的问题.5)机器智能特种机器人大多对其智能程度有更高的期望,满足其在未知或部分未知环境中自主作业的需要.特种机器人的智能可以体现在其工作的各个方面,包括诸如对环境的感知、信息73增刊 王树国等:我国特种机器人发展战略思考74自 动 化 学 报 28卷的处理、行为决策、与人环境的协调和自学习等.传统的符号推理系统、模糊逻辑、神经网络、遗传算法等都是人们在实现人工智能方面的努力.这方面的研究还远没有达到人类期望的目标.6)虚拟机器人技术许多特种机器人,在用于空间、水下、地面、地下、农业和食品加工、消防和救援、医疗和护理、休闲和娱乐等时,遥控不失为一种主要手段.基于多传感器、多媒体和虚拟现实、临场感的虚拟遥操作和人机交互,将成为共同需要发展的一项技术.7)网络机器人技术通讯网络技术的发展完全能够将各种机器人连接到计算机通讯网络上,并通过网络对机器人进行有效的控制.其中包括网络接口装置、众多信息组的压缩与解压方法及传输方法研究.8)多智能体协调控制技术包括用于实现决策和操作自主的有多智能体组成的群体行为控制技术.微型和微小机器人技术包括微机构、微传感及相应的微系统集成技术等.软机器人技术主要研究在未来众多的人与机器人共存的环境中,机器人对人的安全保护性技术.3.2 特种机器人研究基础关键科学问题针对21世纪我国发展特种机器人技术的战略性需求,结合国际机器人与自动化学科的前沿发展,应重点研究如下科学问题:特种机器人学中的拟人智能技术研究;未知环境信息获取、理解和控制的新机制新理论;复杂环境中的机器人自主工作新方法与新理论;机器人精确自定位新手段与新技术;生态机器人学研究,即研究生态学原理在特种机器人设计中的应用;仿人机器人运动学、动力学控制新方法;特种机器人的人机交互问题研究,包括监控技术、通讯技术和远程操作技术.4 我国特种机器人发展战略建议4.1 借鉴工业机器人发展历史,以需求牵引为原则,实现跨越式发展工业机器人的兴起和发展是制造业为提高产品质量、缩短产品制造周期和提高劳动生产率而推动的.回顾20世纪50年代以来制造业的发展历程,工业机器人的发展源于制造业自动化发展需求,成为制造自动化生产线的关键设备.工业机器人的发展推动了制造思想进步,同时工业机器人技术及系统也获得了飞速发展.因此特种机器人的发展也要以需求为原则,充分研究我国非制造业自动化的实际需要,确定特种机器人的研究领域和需发展的关键技术,有所为有所不为,发展具有我国特色的特种机器人技术.特种机器人研究一方面不能回避制约国家经济建设与产业化发展中的自动化关键技术问题,另一方面又要抢占战略性关键技术和未来可能形成新的经济增长点的竞争前核心技术,因此我国特种机器人研究既要满足当前国民经济发展的需要又要有前瞻性.前瞻性研究是企业掌握市场主动权的前提,是国家竞争力的源动力,因此前瞻性研究是高技术研究的真正内涵.在进行特种机器人研究时我们既要学习国外特别是西方发达国家的先进技术和先进经验,又要注意知识的原创新,掌握战略必争关键技术和竞争前技术,在基础和关键技术研究方面具有相当大的广度和深度,实现我国特种机器人的跨越式发展.4.2 特种机器人研究以增强国家综合经济实力、保证国家安全、提高国际竞争力为己任1)服务于非制造业自动化的发展特种机器人种类多,应用领域广,自动化程度高,因此比传统的工业机器人有更广阔的前景.立足于国民经济发展的需要,开展特种机器人研究.今后10年我国基础设施建设处于高速发展阶段,对智能化工程机械有巨大需求,在筑路、管道作业、石油钻井等方面研制机器人化智能机械满足国家经济建设发展的需要.特种机器人在21世纪的服务行业自动化过程中也大有作为,医疗机器人、娱乐机器人、康复机器人、导游机器人和家庭服务机器人等都值得关注和研究.2)满足信息技术、生物医学技术和纳米技术发展的需要提供高精度、高柔性和高智能的自动化辅助研究设备,开发面向光学工程的光纤对接微操作机器人以及微电子机械器件的加工设备,研制面向生物医学工程的微操作机器人,用于生物芯片制造的精密微操作系统.3)围绕国防发展和新资源开发的需要以提高我国国防和军事实力、加强国家安全和国际地位、充分利用海洋与宇宙资源为目的,研制军用机器人、空间机器人、深海作业机器人、载人潜器等.4.3 加强组织管理及重视国际合作我国特种机器人的研究在某些方面起步较早,拥有多项世界先进水平的研究成果.我们只要定准主攻方向、集中目标、加强管理,采用滚动资助方法,组织有条件和研究基础的研究单位,对特种机器人关键技术进行协作攻关;同时促进科研单位和企业的结合、注意关键技术与应用技术的结合,建立有效机制大力实施特种机器人应用工程,会形成拥有自己知识产权的特种机器人研究成果和应用产业.在强调独立自主的研究基础上,还要学习国外的先进技术,特别是重视国际合作.美国、日本和欧盟各国都在机器人研究方面取得了成果,也积累了许多经验,加强国际合作可加速我们的研究速度,提高研究层次,取得赶超世界先进水平的重大成果.事实上,西方各国在特种机器人的研究上也相互取常补短,如美国国防部领导的“联合机器人计划”就联合了加拿大、英国、日本、法国、德国和以色列等进行用于后勤给养运输、武器操作和复杂环境下侦察等的战场环境下的自主机器人系统.国际合作可以多种方式进行,如加入国际机器人组织、学术交流、人员互访、项目合作,官方或学者个人形式.4.4 注意相关学科的相互交叉与渗透由于特种机器人的应用环境复杂且不确定、自主工作能力和智能性要求更高,在研究过程中不可避免的涉及到更多的学科,除计算机技术、传感技术、微电子理论、控制论、信号处理等,还会跨越系统分析、概率统计、仿生学、感知论、虚拟增强现实技术、微机构学、医学、光学、新材料和生物遗传等,因此要发挥多学科的优势,注意学科间的交叉与渗透,联合攻关,协作研究,使特种机器人的研究不断取得新的成果,并真正应用到实际中去.参考文献1国家“863”计划智能机器人主题专家组.我国特种机器人发展战略研讨.200175增刊 王树国等:我国特种机器人发展战略思考76自 动 化 学 报 28卷2徐国华,谭 民.移动机器人的发展现状及其趋势.机器人技术与应用,2001,(3):14～213龚振邦.从国际大环境出发在我国机器人技术和产业发展战略上的若干思考.机器人,1999,21(6):474～4794刘进长.世纪之交我国机器人发展战略研究.机器人技术与应用,2000,(3):1～45陈佩云,金茂青,曲忠苹.我国工业机器人发展现状.机器人技术与应用,2001,(1):2～56贾培发,王全福.团结奋斗努力实现中国机器人产业化.机器人技术与应用,2000,(6):2～67谈士力.面向21世纪特种机器人技术的发展.世界科学,2001,(6):24～258J orge M oraleda,Anibal Ollero,M ariano Orte.A robotic s ystem for in ternal inspection of water pip elin es.I EE E Robotics and Automation Magaz ine,1999,6(3):30～419Caccia M,Bono R,Bruzzone G,Veruggio G.Variable-configuration UUV s for marine science applications.I EE E Robotics and Automation Magaz ine,1999,6(2):22～3210Hiroshi Ishiguro,Tets uo Ono,M ichita Imai.Robovie:an interactive h umanoid robot.In dustr ial Robots,2001,28(6):498～50411I J ames W righ t.Tech nology requirements for robotic s urgery.Industrial Robots,2001,28(5):392～39712Lopes L S,Connell J H,Dario P,M urphy R.Sen tience in robots:applications and challenges.IE EE Intelligent System s,2001,16(5):66～6913Chiaki Ts uzuk u.Th e trend of robot tech nology in s emi-conducto r and LCD indu stry.Industrial Robots,2001,28(5):406～41414Rolf Schraft,Birgit Graf,Andreas Traub.A mobile robot platfo rm for as sis tance and entertainment.Industrial Robots,2001,28(1):29～3515Druin A,Hend ler J,Kaufman n.Robots for kids.I EE E Intelligen t Systems,2001,16(1):88～9016W ei Ye,Vaugh an R T,Sukhatme G S.Evaluating con trol strategies fo r w ireless-netw orked robots using an integrated robo t and netwo rk sim ulation.IE EE Inter national Conference on Robotics and Automa tion,2001,3:2941～294717Brook s R A.In tellig ence with out reas on.IJ CAI,1991:569～59518Skewis T,Lum els ky V.Ex perimen ts w ith a mobile robo t operating in a clu ttered unk nown environment.Journal of Robotics System s,1994,11(4):281～30019Bo rens tein J,Ev erett H R,Feng L,W eh e D.M obile robot positioning:sensors and tech niques.Jour nal of Robotic System s,1997,14(4):231～249王树国 博士,教授,博士生导师,哈尔滨工业大学校长,曾任国家“863”计划智能机器人主题专家组副组长、国家自然科学基金委员会自动化学科评审组成员、中国自动化学会机器人专业委员会理事.研究方向为特种机器人技术、虚拟现实技术等.付宜利 博士,教授,哈尔滨工业大学现代生产技术中心副主任,IEEE会员.主要研究方向为机器人运动规划方法、移动机器人技术、虚拟装配技术等.。
2002-CIMS主题战略目标报告(V6,2002-2-28)
过程自动化 系统
软 构 件 软 构 件 软 构 件
子系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
子系统
子系统
子系统
子系统
子系统
设计制造子平台
管理与电子商务子平台
过程自动化子平台
现代集成制造系统平台
重点行业现代集成制 造系统 典型区域制造网络系 统
现 代 集 成 制 造 系 统 构 成
区域制造网络系统
以提高区域制造群体、制造产业链综合竞争力为目标，实现区域制造资源优化配置； 以协同制造和协同商务为内容；以专业化分工、动态联盟为主要形态；以网络化制造服务 为主要手段；实现区域制造协同、资源共享和集成服务。
共享、企业间的协作和联合，形成有区域特色的制造业产业链。 体系、技术应用体系；
形成中国制造业信息化软 发展中国制造业信息化软件产业： 三类应用：重大行业应用、典型区域应用、示范省市应
件产业，市场占有率达到15%；软件产值10亿元；形成中国制造业信息 用等三类应用； 化咨询服务产业。
二类创新成果：200项发明专利或专利受理以及软件著作 形成可持续发展环境：高技术人才1万名，其中：研发型3千名； 权登记；专著 30部 ，SCI/EI论文 1000篇； 建立制造业的信息化创新环境，形成研发基地 10个，形成示范基地
多元化、资本化的产业促进机制
加强技术、资本和市场的结合 探索以社会资本为主、由产业化公司牵头的业主负责制 形成研发、应用及产业化结合的可持续发展模式
机制与保障措施
网络化、市场化的咨询服务机制
按照市场机制建立技术服务体系与运行模式 培育出一批具有规模效益的咨询服务产业公司
分层次、全周期的项目管理机制
CIMS主题与制造业信息化
国家863计划先进制造与自动化技术领域机器人技术主题发展战略的若干思考
● 战略 必争 装备技 术 与竞 争前核 心技 术 ； ● 基础 制造 装备 与成套 关键 装备 制造 技术 ：
等方 面 差距更 大 ， 种差 距又 主要 体现 在 先进 装备 的 这
自主设 计 与 独立 制 造 能力 差 ， 套 与 系统 集 成 、 成 优化 能 力差 ， 术 创 新 和 集成创 新 能力 差 ， 技 这些 差距 已经 成 为 制约 我 国 制造 业 乃 至其 它 行 业 经济 发 展 的关 键
世纪之交。 世界经济结杩正在发生重大而深刻的变革。 美国、 豉置、 日本等发达国家的政府先后 推出并宴麓了罗个与机器人技）、 Ｉ 自动化工艺装备相关帕国家研究计剜， ｃ 以支持相关的核心技）和 Ｉ ｃ 关键重大装备的研发与应用。 我国政府也非常重视机器人技） 研究与开 发。 Ｉ ｃ 并在国家 ８ ３计剜中予 ６ 以重点支持。 经过国家 ８ ３计剜 １ ６ ５年的宴麓， 我国在机器人技）与自两化工艺装备等方面已取得 Ｉ ｃ 了突酸性进展， 缩短了胃发达国家之同帕差距。 但是， 在帆器人与自两化装备中核心及关键技）的 Ｉ ｃ 啄髑１研究、 生 生 高１簟关键工艺装备的自主设 计和嗣遣簟力、 重大成套装备的系统集成 与开发簟力、 高可靠性基碌珥簟部件的１量生产应用等方面， ｌ ｃ 胃发达国家相Ｉ， ｔ 我国仍存在较大的差距。 为了进一步提高我国机器人技）与自两化工艺装备帕整瘁技）水 平。 Ｉ ｃ Ｉ ｃ 进一步缩短胃发达国家 之同在嗣遣业信息化方面的差距。 十五” “ 期同。 迫切需要进一步加叠对机器人技）与自动化工艺 Ｉ ｃ 装备研究开发的支持。 以期在战嵋必争装备技） 与竞争荫核心技）、 Ｉ ｃ Ｉ 基碡嗣遣装备与成套关键装 ｃ 备嗣造技）的研究开发等重点方向宴瑗髑新和跨越式发展 ， Ｉ ｃ 赶超世界先进水 平。 为我国国民经济 发展和国家安全建设徽出更大的贡献。
战略论证报告20020228—机器人技术主题
附件2：国家863计划先进制造与自动化技术领域机器人技术主题战略目标论证报告机器人技术主题专家组2002年2月28日目录1 需求分析 (3)1.1我国急需解决的问题 (3)1.1.1 国家发展迫切需要的战略必争装备与竞争前核心技术 (4)1.1.2 国家发展急需的基础制造装备与成套装备制造技术 (4)1.2技术现状及重大研究方向 (6)1.2.1战略必争装备与竞争前核心技术 (6)1.2.2 基础制造装备与技术 (9)1.2.3成套关键装备与技术 (10)1.3拟解决的问题 (10)1.3.1 深海载人潜水器 (11)1.3.2 微机电系统（MEMS） (11)1.3.3 数控关键技术与装备 (11)1.3.4 大型工程机械（装备） (12)1.3.5 特种机器人 (12)2 目标与任务 (13)2.1主题总体战略目标 (13)2.2重点任务 (13)2.2.1 重大专项与重点课题 (14)2.2.2 前沿探索性课题 (17)2.3经费预算与分配 (18)3 组织方式与管理的考虑 (18)国家“十五”863计划机器人技术主题战略研究报告机器人技术主题的研究任务主要是机器人技术和自动化工艺装备中的核心技术和关键重大装备，这些核心技术和装备制约着我国制造业乃至整体工业的水平、国际市场竞争力和可持续发展能力，并且关系到我国的战略利益与安全问题，它们是具有战略性、前沿性和前瞻性的高技术和关键重大装备，并在推进我国经济结构战略性调整、促进传统制造行业的技术改造与产业升级、提升制造业的信息化水平、提高综合国力、增强国家安全等方面具有重要的意义和作用。
世纪之交，世界经济结构正在发生重大而深刻的变革，美国、欧盟、日本等发达国家的政府先后推出并实施了多个与机器人技术、自动化工艺装备相关的国家研究计划，以支持相关的核心技术和关键重大装备的研发与应用。
我国政府也非常重视机器人技术研究与开发，并在国家863计划中予以重点支持。
863计划的倡导者
863计划的倡导者第一、工作目标1. 深入研究863计划的背景和意义我们将深入研究和分析863计划的背景和意义，以更好地理解其对中国科技发展的重大影响。
我们将查阅相关的历史资料和政策文件，以全面了解863计划的起源、发展过程和取得的成果。
通过深入研究，我们将更好地理解863计划在推动中国科技进步和创新发展中的重要作用。
2. 探究863计划的核心领域和重点方向我们将对863计划的核心领域和重点方向进行深入探究，以了解其在不同科技领域的发展情况和成就。
我们将重点关注863计划在信息技术、生物技术、能源技术等领域的进展，并分析其对相关产业和经济社会发展的影响。
通过深入探究，我们将更好地理解863计划在推动中国科技前沿发展和解决重大问题中的关键作用。
3. 评估863计划的效果和影响我们将对863计划的效果和影响进行评估，以了解其对中国科技进步和创新的贡献。
我们将分析863计划在推动科技成果转化、培养科技创新人才、提升国家科技实力等方面的表现，并与其他国家的大型科技计划进行比较。
通过评估，我们将揭示863计划的优点和不足，为未来科技计划的制定和改进提供参考。
第二、工作任务1. 收集和整理相关资料我们将积极开展资料收集和整理工作，以获取关于863计划的全面信息。
我们将查阅政府发布的政策文件、科研机构的报告和论文、以及相关新闻报道等，以收集不同来源的信息。
通过整理和分析这些资料，我们将构建一个完整的863计划信息库，为后续工作提供可靠的数据和信息支持。
2. 采访相关专家和参与者我们将采访一批与863计划相关的专家和参与者，以获取他们对于863计划的第一手经验和见解。
我们将与科研人员、企业家、政策制定者等进行深入交流，了解他们对863计划的理解、评价和期望。
通过采访，我们将获得宝贵的第一手资料，为研究工作提供实证依据和深度解读。
3. 撰写研究报告和推广文章我们将基于收集到的信息和研究成果，撰写一份关于863计划的研究报告。
国家高技术研究发展项目——“863”计划概述
国家高技术研究发展项目——“863”计划概述佚名【期刊名称】《中国科技信息》【年(卷),期】1997(000)0Z1【摘要】1986年3月3日,王大珩、王淦昌、杨嘉墀、陈芳允四位老科学家给中共中央写信,提出要跟踪世界先进水平,发展我国高技术的建议。
这封信得到了小平同志的高度重视,小平同志亲自批示:此事宜速决断,不可拖延。
小平同志的这个批示,是一个具有深远意义的伟大决策,从此,中国的高技术研究发展进入了一个新阶段,为了使这一计划切实可行,将风险减少到最低限度,在此后的半年时间里,中共中央、国务院组织200多位专家,研究部署高技术发展的战略,经过三轮极为严格的科学和技术论证后,中共中央、国务院批准了《高技术研究发展计划(“863”计划)纲要》。
“863”计划从世界高技术发展趋势和中国的需要与实际可能出发,坚持“有限目标,突出重点”的方针,选择生物技术、航天技术、信息技术、激光技术、自动化技术、能源技术和新材料7个领域15个主题作为我国高技术研究与开发的重点,组织一部分精干的科技力量,希望通过15年的努力,力争达到下列目标:【总页数】1页(P79-79)【正文语种】中文【中图分类】F204【相关文献】1.《国家高技术研究发展计划（863计划）管理办法》修订 [J],2.埃斯顿：成为国家高技术研究发展计划（863计划）项目承担单位 [J],3.科技部印发《关于发布“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）生物和医药技术领域“常见重大疾病全基因组关联分析和药物基因组学研究”重点项目课题申报指南的通知》 [J],4.昆明理工大学喜获国家高技术研究发展计划(863计划)项目立项 [J], 周生刚5.863体验“国家高技术研究发展计划(863计划)”的震撼力(上)——家禽业需要高技术的支撑——863计划15周年成就展畅想 [J], 杨恒东;戴有理因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
机器人的控制策略和运动规划技术
机器人的控制策略和运动规划技术机器人技术近年来得到了广泛的应用和发展，而机器人的控制策略和运动规划技术是机器人制造和应用的核心部分。
机器人控制策略和运动规划技术是指为机器人定位、移动、工作和完成任务等所必需的控制算法和规划策略。
那么机器人的控制策略和运动规划技术是如何进行的呢？一、机器人的控制策略机器人的控制策略分为开环控制和闭环控制两个方面。
开环控制是指机器人工作时不考虑外界的变化，只进行预定的控制操作，而闭环控制则是根据机器人外界的状态变化来进行控制操作。
1.开环控制开环控制是机器人控制的一种基本模式。
在这种情况下，机器人根据预置的命令和操作进行工作。
例如，机器人被预置了一些运动路径，在工作时就会依照这些路径进行动作。
这种开环控制的优点是简单易懂，控制模式清晰，在工作中也能获得比较好的效果。
但是也因为采用了这种模式，机器人工作时无法对外界的状况进行实时的决策和调整，因此应用也受到了很大的限制。
2.闭环控制闭环控制是机器人控制的一种高级模式，不仅考虑到了机器人自身的运动分析，还能通过传感器、计算机等技术手段获取外界的变化情况，从而实现对机器人的更为精确的控制。
闭环控制在控制指令中也加入了反馈信号，并进行了调整。
因为闭环控制具备自适应、灵活性等优势，所以也被广泛应用于机器人控制和运动规划中。
比如说现在的一些机器人在工作中会根据外界的改变调整自己的位置和姿态，从而达到更为准确的完成任务的效果。
二、机器人的运动规划技术机器人的运动规划技术是机器人制造和应用的核心部分。
机器人工作的主要目的是完成某项任务，但不同的任务就需要有不同的运动规划方法。
1.直线运动规划直线运动规划是一种简单而有效的规划方法，主要指机器人沿着直线轨迹移动。
这种规划方法对机器人的精度和速度的要求并不高，所以也常被用于在不涉及太多复杂情况的工作场面下。
2.圆弧/曲线运动规划圆弧/曲线运动规划是一种更复杂的规划方法，主要针对机器人在圆弧或曲线轨迹移动。
863计划领域
863计划领域863计划领域：工作目标与工作任务一、工作目标1.1 提高科技创新能力工作目标的第一点是提高科技创新能力。
在863计划领域，科技创新是核心，是推动社会进步的关键。
我们要通过不断的研究和实践，提高自身的科技创新能力，从而推动整个领域的发展。
这需要我们加强科技人才的培养，提高科研经费的投入，加强科技成果的转化，推动科技创新的氛围，建立科技创新的激励机制。
只有这样，我们才能在科技创新的道路上不断前行，取得更多的突破。
1.2 促进产业升级工作目标的第二点是促进产业升级。
在863计划领域，我们要通过科技创新，推动产业的升级，提高产业的核心竞争力。
我们要通过技术改造，提高传统产业的效率和质量，推动新兴产业的发展，从而推动整个产业的升级。
这需要我们加强产业的规划和引导，提高产业的技术创新能力，加强产业的协同创新，推动产业的绿色发展。
只有这样，我们才能在产业升级的道路上不断前行，取得更大的突破。
1.3 增强国家竞争力工作目标的第三点是增强国家竞争力。
在863计划领域，我们要通过科技创新，提高国家的竞争力，从而在国际竞争中立于不败之地。
我们要通过科技创新，提高国家的科技水平，提高国家的产业竞争力，提高国家的人才竞争力。
这需要我们加强国家的科技规划和引导，提高国家的科技投入，加强国家的科技协同创新，推动国家的科技绿色发展。
只有这样，我们才能在国家竞争力的提升道路上不断前行，取得更大的突破。
二、工作任务2.1 加强科技人才培养工作任务的第一点是加强科技人才培养。
科技人才是科技创新的主体，是推动科技发展的重要力量。
我们要通过加强科技教育，提高科技人才的素质，通过加强科技培训，提高科技人才的实践能力，通过加强科技交流，提高科技人才的创新能力。
同时，我们还要为科技人才提供良好的工作环境，为他们提供充分的发展机会，让他们在科技创新中发挥出最大的潜力。
2.2 提高科研经费投入工作任务的第二点是提高科研经费投入。
科研经费是科技创新的物质基础，是推动科技发展的重要保障。
关于“863”、“973”计划3篇
关于“863”、“973”计划第一篇：关于“863”计划“863”计划，全称为“国家高技术研究发展计划”，是中国政府在20世纪80年代初启动的一项重要科技计划，旨在引领和推动我国高科技领域的发展，提升我国在全球科技创新中的地位和影响力。
本文将从计划的产生背景、目标、实施情况等方面对“863”计划进行详细介绍。
1. 产生背景20世纪80年代初，中国经济改革开放步入新阶段，科技发展成为实现现代化建设的重要支撑和保障。
当时，中国科技水平整体薄弱，尤其是在高新技术方面与发达国家相比有较大差距。
这时，国家高科技部门的科研人员认识到，仅仅依靠引进技术和购买设备等方式进行发展已经不足以满足我国科技梦的需要，必须进行自主研发和创新才能够实现中国现代化建设。
基于此，国家科委于1986年启动了“863”计划的研究工作。
2. 目标“863”计划的目标是推动我国高科技领域的发展，提升我国在全球科技创新中的地位和影响力，实现从技术追随者到技术创新者的转变。
具体目标包括：（1）提高我国高新技术产业的整体水平和创新能力；（2）建立科技创新体系和引领战略性新兴产业的技术支持体系；（3）加强基础研究和前沿技术的研究与攻关，提高我国在国际科技领域的地位与影响力；（4）促进军民融合，提高国防科技水平。
3. 实施情况自1986年启动以来，“863”计划在我国科技发展史上发挥了重要作用。
该计划覆盖的领域广泛，包括信息技术、生物技术、先进制造技术、新材料技术等。
通过计划的实施，我国在许多领域都取得了突破性进展，具体如下：（1）我国实现了国产计算机和操作系统在国内市场上的占有率达到几乎100%，中国的软件外包产业也参与到全球价值链中的更高层次；（2）我国建设了全球最大的多晶硅生产基地，成为全球最大的太阳能电池制造国之一；（3）我国在生物技术领域已经开始转化为产业，并形成了一批新兴生物技术企业，如复星医药、华大基因等；（4）我国在高速铁路、核心机床、高桥设备、机器人等领域取得了突破性进展。
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1、基本情况认识 2、主题定位与战略目标 3、主要任务
3.1 重点任务 3.2 前沿技术探索
“十五”国家863计划
4、对拟解决问题作用与影响 5、结束语
基本情况认识
随着WTO入世，制造业转移，近五 年中国技术装备内需将不断增加：
• 传统制造业直接垃动着制造业技术装备整体需求，如基础加 工制造、自动化生产线与物流系统、电子制造、基础实施建 设、消费产品与机电出口等 • 新兴技术发展刺激新的技术装备发展，信息、材料、生物等 • 战略性可持续发展迫切等待着高精尖特种技术装备产生，海 洋、空间、地下资源开发，国防工业精密加工，微机电器件 制造，特种机器人（仿人、医疗、服务）应用等方面
国家应给予引导和支持，否则在新一轮国 际产业结构调整中，中国以人力、资源、环 境、市场为交换代价，可能成为世界“加工 中心”和“组装中心”，而非制造中心。
2、主题定位与战略目标
一方面抢占战略必争关键技术和竞争 前核心技术的若干制高点 另一方面又不能回避制约国家装备制 造业发展中的核心技术问题
出发点之一： 国家迫切需要的综合高技 术演示平 台，无电 缆、动态 行走、速 度1.5km小 时，时间 20分钟， 网络多仿 人形组合 多种表演
关键技术 路线
管理
关键点
多仿人 形机器 人
机构设计、国际交流、产学研结 智能技术、优化设计、合、竞争 人机交互、关键部件 投标、滚 网络遥操 设计与购 动支持 作、各种 买 技术综合 集成等
特种机器人、基础部件与系统）
（1）深海载人潜水器
目标任务 7000米（全球98％海域） 2005年下水工程应用
目的意义 抢占国际海地资源 海洋资源开发 国家未来可持续发展
（2）微机电系统MEMS
目标任务 围绕产业化支撑关键技术，开 展设计方法与工具、制造工艺、 封装与检测、集成技术等研究， 微器件与系统应用推广 目的意义 未来先进制造发展的主导核心 技术之一 在医疗卫生、生物基因、环保 监测、IT与家电、军事武器等 方面广泛应用前景 可持续发展
技术路线 管理
关键点
盾 构 6.3 盾构软硬土壤 米全断面 分析、总体设 盾构机装 计、刀盘刀具 备与系统 与系统集成； 与 实 际 工程机械无线 3km 施工； 网络化单机改 智能化机 造、施工优化 群工程机 调度、故障诊 械的工程 断与维护、示 示范应用 范应用
总成以企业 面向行 为主，促进 业企业 产学研联合， ，根据 突出行业专 工程依 利、标准与 托、选 规范建立 择好总 成单位 ，滚动 支持
4、拟解决问题的作用与影响（1）
提高国家战略性技术与装备的国际竞争力
•
• •
若干优势领域，将形成历史性的跨越
抢占若干国际高技术战略制高点或占有一席之地 例如深海载人潜器、微机电系统、仿人形特种机器 人、高精尖精密加工装备，必将对发展我国先进制 造技术与装备制造业产生重大而深远的影响。
拟解决问题的作用与影响（2）
5、结束语
先进制造关键技术与装备是国民经济建设需求 的核心技术，是国家战略必争物资。
国家长期支持机器人技术及自动化工艺装备发 展，积累市场、行业、企业及技术发展基础。
“十五”期间，在科技部领导下，全国各方面 共同努力，一定能实现预期目标。
深海载人潜器
项目 指标 关键技术 路线 管理 关键点
主题组织结构
另一方面，国外企业凭借技术和资本优势，继续技术封锁 或低价扼杀。用于如飞机、航天器、导弹兵器制造业中的大型 多轴联动、高速复合加工、超精密加工等高档专用设备，西方 国家对华禁运，1999年的“考克斯报告” ，2000年美国针对中 国通过《控制高技术机床出口》法案。
基本情况认识
因此，十分落后的制造工艺装备关键技 术已经成为制约国家经济发展的关键瓶颈问 题之一。
关键设备的能力，提升制造业基础装备的水平，
取得一批具有自主知识产权的创新成果，实现机 器人技术与自动化工艺装备的跨越式发展。
3、重点任务
（1）.深海载人潜水器 （2）.微机电系统
（3）.数控关键技术与装备
（4）.大型工程机械（全断面隧道掘进机、 智能化工程机械） （5）.仿人形机器人 （6）.前沿探索性技术（制造工艺与装备、
目的意义 增强自主设计与制造能力，带 动若干典型行业成套关键装备 发展 抵制长期依赖进口 促进国家城市、道路等方面基 础实施建设发展
（5）仿人形机器人
目标任务： 综合高技术演示平台 无电缆，动态行走，速度1.5km小时 多仿人形机器人协调运动 目的意义 带动相关机构、传感、控制与交互 等智能技术发展 推动多交叉学科技术革新与发展 在社会与家庭服务、危险环境、军 事应用、科技奥运等方面具有广泛 应用前景
（3）数控关键技术与装备
目标任务 推动中档车床和铣床/加工中心装 备产业化发展 面向国防应用的高精尖装备 竞争前核心技术 目的意义 提高制造业基础装备核心竞争力 打破国外封锁 掌握发展主动权
（4）大型工程机械
目标任务 盾构 6.3 米全断面盾构机装备与 实际3km施工应用 智能化机群工程机械的工程示 范应用
组织创新， 配套资金 落实，加 强自主设 计与制造 能力，促 进行业或 区域重大 装备带动
5、结束语
先进制造关键装备是国民经济建设需求的核心， 是国家战略必争物资。
国家长期支持机器人技术及自动化工艺装备发 展，积累市场、行业、企业及技术发展基础。
“十五”期间，在科技部领导下，全国各方面 共同努力，一定能实现预期目标。
管理
关键点
依托有竞 专家组、 争力的企 行业、科 业，树立 技中介机 中国整机 构 品牌，通 过招标进 行实施。 明确国防 重大工程， 组织实施 高精尖装 备
组织创新、 促进专业 化规模发 展联盟、 把握产业 化关键支 撑核心技 术
大型工程机械（盾构、工程机械）
项 目
大 型 工 程 机 械
指标
关键技术
国家制造业基石 先进制造的核心技术，发展中大国必须掌握的高附加值核心技术 有些可以买到，但是作为制造大国必须掌握关键技术，发展主动权
成套关键装备:
国家大量急需的城市基础实施建设、道路基础实施建设关键装备
没有自主设计与制造能力的典型成套关键装备，影响国家有关主导 行业发展的主动权 长期严重依赖进口，形势变化会封锁
如高精度、高效率、低成本数控技术与装备，城市建设、 道路交通建设等大型工程机械，工业机器人，数字化印刷、纺 织等装备，汽车制造装备等。
主题定位（重点课题、一般课题）
战略必争装备与竞争前核心技术
深海载人潜器、微机电、仿人形机器人、高精尖加工装备
作为优先发展目标
基础制造装备
数控关键技术与装备产业化发展 作为重点攻克难关
MEMS
设计方法，CAD/CA 集成教育 专家组、 围绕典型 产业化支 M工具， 部、中科 总体组 具体应用 撑关键技 制造工艺、院、国防 对象或行 术，微器 封装与检 科工委及 业，精简 件与系统 测，集成 企业，开 聚焦，推 技术与应 展核心技 动产业化 用推广 术研究， 可持续发 展 孵化新兴 高技术企 业
国家城市与道路基础实施建设的成套关键装备
大型工程机械（盾构、工程机械）、自动化生产线设计制造
作为行业带动突破口 前沿技术探索
先进制造工艺装备、特种机器人、基础部件
作为创新、专利、人才储备
主题战略目标
围绕制造业信息化工程的关键技术与装备， 以重大与重点课题为主线，研究开发基础技术、 单元产品和系统装备，掌握战略必争装备关键技 术及竞争前核心技术，增强自主设计与制造重大
突出创新、 注重综合 集成、加 强可靠性
数控关键技术与装备
项目 数控 关键 技术 与装 备 指标
推动中档 车床和铣 床/加工中 心装备产 业化发展， 面向国防 应用的高 精尖装备， 竞争前核 心技术
关键技术 路线
以整机带 动设计、 控制与伺 服、关键 部件、配 套工具以 及可靠性 发展，标 准、新型 单元技术、 新型机床 结构
深海载 人潜器
7000米 2005年 下水应 用
总体设 国际合 大洋负 计，悬 作，联 责、联 停定位 合设计， 合全国 操作， 关键部 实力单 水声通 件购买 位、总 师参与 信与， 工具包， 集成技 术
组织、 技术方 案、合 作方式、 经费时 间落实、 配套改 造等
微机电系统
项目 指标 关键技术 路线 管理 关键点
•
•
拟解决问题的作用与影响（3）
提高国家技术装备的基础综合竞争力
• • • • 取得一批有代表性的原始创新的理论方法、高技术样 机、标准与协议草案、软件著作权和发明专利等； 引进和培养战略性和专业性拔尖人才，形成有地方、 企业、研究所、高校等参与后备研发队伍； 建设可持续发展的高技术研发中心与产业化基地； 大大缩短与国外在这些领域中的差距，为我国制造业 的可持续发展打下坚实基础。
提高国家装备制造业的核心竞争力
• 推动数控关键技术与装备产业化发展，掌握重大关 键装备自主设计与制造能力，提升基础制造装备的 核心竞争力； 通过数控车床/铣床加工中心、6.3米全断面隧道掘 进机（盾构）、工程机械以及机器人技术等应用推 广，产生直接与间接经济效益；
高技术带动若干传统行业或产业结构调整与发展， 促进国家工业化进程。
战略必争装备:
国家安全装备，花钱买不来 大国必须拥有的技术威慑装备和尊严 国际资源与经济命脉的重大装备
竟争前核心技术:
未来新的战略性高技术
未来可能形成新的经济增长点
如：水下作业装备、超精密加工装备、IC制造 装备、微机电系统、仿人形机器人等特种机器人
出发点之二： 国家发展急需的基础制造装备与成套关键装备 基础制造装备:
基本情况认识
中国制造业技术装备十分落后，长期严重依赖进 口，缺乏整体设计与制造能力，我国装备制造业受制 于国外。