[科学技术]智能装备——智能制造的载体

智能制造是以智能技术为代表的技术指导下的先进制造，包括以智能化、网络化、数字化、自动化为特征的先进制造技术的应用，涉及制造过程中的设计、工艺、设备(结构设计与优化、控制、软件、集成)和管理。

智能制造的核心是制造，本质是先进制造，基础是数字化，趋势是(人工)智能，灵魂和难点是技术，载体(外在表现)是智能设备，精神表现(内在表现)是软件。

智能设备的组成

智能设备可能由感知系统、决策系统、运动控制系统和执行系统组成。

智能传感系统

感知是智力的输入和起点，也是智力发挥作用的基础。感知系统模拟主体的视觉、听觉、触觉等。注意智能设备并不是完全模拟人的智能，而是指人的智能来解决实际问题，所以会拓展和发展出超出人的感知的各种传感器，比如超声波、红外线等...感知系统是目前智能设备快速发展的一个方向，更新更高精度的传感器是研究者和业界不懈追求的目标。智能设备中常用的传感器包括视觉传感器(如摄像头)、距离传感器(如激光测距仪)、射频识别rfid传感器、声音传感器、触觉传感器等。

机械执行系统

设备的执行系统，即机械执行机构，是机械工具的进一步延伸。现阶段，设备机械执行系统包括产生特定运动的机构和驱动机构运动的电机、发动机、气动马达等驱动设备。

通过装备执行系统，可以以比人类更高的精度和稳定性进行操作。

目前，执行系统中需要突破各种能够实现复杂功能的末端执行器。由于需要与大量传感传感器进行交互，并且预期尺寸较小，末端执行器的开发是集成商最关心的方向。

运动控制系统

控制系统是智能发挥作用的桥梁。控制系统可以使执行系统根据给定的指令执行复杂的操作。人类脱离了繁琐的人机交互，大大提高了效率，降低了出错的可能性。

控制系统为智能提供基础，通过感知系统的反馈控制为设备提供初级智能。

工业上使用的精密控制除了各种传感技术外，主要依靠计算机的计算和存储能力，在已知的抽象和逻辑(算法)下，为执行机构提供“智能”指令。

智能决策系统

决策系统制造真正的智能。决策系统根据各种传感系统采集的信息，进行复杂的决策计算，优化合理的指令，指导控制系统驱动执行系统，最终实现复杂的智能行为。智能决策系统是目前智能设备发展的瓶颈，在工业领域没有很好的通用解决方案。

智能设备的关键技术

智能设备有许多关键技术，涉及应用过程、执行、传感、控制和集成。空在每个方面都有广泛的研究，每个领域都有涉及软件和硬件的关键技术。

以该课题组涉及的关键技术为例，如下图所示，需要过程研究、机械设计、控制系统、控制软件、视觉检测、测量、软件开发等各专业的知识。

复合型人才对智能设备的需求

智能设备的研发迫切需要懂技术、懂机械、懂控制、懂软件的复合型人才。但人民日报对广州、深圳、青岛、潍坊、长沙、株洲100家企业的详细调查显示，制造企业面临人才“三难”，我国技术型人才需求缺口越来越大。

其中之一就是复合型人才的缺乏。“懂技术的不懂软件，懂软件的不懂技术。”

目前高校专业分工明显。比如软件经常放在计算机学院，机械与工艺属于机电工程学院，控制属于电子信息工程学院。退一步说，即使在机电类院校，机械与工艺往往属于机械制造及其自动化，控制属于机电工程。这种传统的专业分工给R&D智能设备人才的培养带来了很大的困难。复合型专业教师的缺乏，就算冲向所谓的智能制造专业，也不过是新瓶装旧酒。