中国机器人与智能制造2035发展战略

制造业是我国国民经济主体和国家综合实力的根本保障。本书从国家战略需求出发，对国内外制造强国战略进行深入调研，在此基础上力图厘清制造业特别是高端制造业以及机器人、智能制造技术发展的新需求、新特点、发展瓶颈等，提出机器人与智能制造的科学挑战、优先发展方向、关键核心技术。本书还以航空、航天、航海等若干典型高端制造业为例，研究机器人与智能制造技术和行业发展瓶颈的关系，提出促进机器人与智能制造前沿领域发展的政策建议。本书为相关领域战略与管理专家、科技工作者、企业研发人员及高校师生提供了研究指引，为科研管理部门提供了决策参考，也是社会公众了解机器人与智能制造发展现状及趋势的重要读本。

总序/i

前言/vii

摘要/xi

Abstract/xix

第一章机器人与智能制造前沿领域科学意义与战略价值/1

第一节机器人与智能制造研究科学与工程意义/1

一、制造业是立国之本、兴国之器、强国之基，支撑了航空、航天、航海等战略性领域的自主创新/1

二、与信息技术进行深度融合是先进制造的主流发展方向，智能制造为我国制造业跨越式发展提供了历史性机遇/3

三、机器人化智能制造为突破大型复杂构件高性能制造提供了新的手段/3

四、机器人化智能制造涉及多学科交叉研究，已成为制造学科基础研究前沿/5

第二节机器人与智能制造前沿领域的研究范畴/7

一、智能数控加工/8

二、精密与超精密制造/9

三、特种能场制造/9

四、智能成型制造/10

五、复杂机械系统智能装配/10

六、柔性微纳结构跨尺度制造/11

七、智能制造运行状态感知/12

八、工业互联网与制造大数据/12

九、智能车间与智能工厂/13

十、机器人化智能制造/13

第三节机器人与智能制造前沿领域的战略价值/15

一、完善机器人与智能制造基础理论/15

二、突破机器人与智能制造关键技术/15

三、实现机器人与智能制造重大应用/16

四、形成机器人与智能制造人才培养新体系/16

五、构建机器人与智能制造国家级创新平台/16

第二章机器人与智能制造前沿领域的发展现状及趋势/18

第一节机器人的发展历程及其趋势研判/18

第二节智能制造发展历程及其趋势研判/26

一、智能制造是先进制造发展的必然趋势，为我国制造业跨越式发展提供了历史性机遇/26

二、智能制造技术、机器人技术与信息技术不断深度融合，促使先进制造技术纷纷涌现，孕育着新的制造原理和概念，形成了创新原动力/29

三、新一代信息技术与制造业深度融合，引发制造装备、系统与模式的重大变革，制造模式向人机共融、泛在制造、无人化制造等方向发展/29

四、人工智能推动制造系统进化，新一代人工智能技术与先进制造技术的融合，促使智能制造朝自决策、自学习、自进化方向发展/30

第三节智能制造重点领域发展现状分析/31

一、智能化数控加工/31

二、精密与超精密智能制造/34

三、特种能场智能制造/38

四、智能成型制造/42

五、复杂机械系统智能装配/46

六、柔性微纳结构跨尺度制造/51

七、智能制造运行状态感知/55

八、工业互联网与制造大数据/60

九、智能车间与智能工厂/64

第四节机器人化智能制造成为智能制造发展主攻方向/69

第三章关键科学问题、关键技术问题与发展方向/73

第一节机器人与智能制造科学问题/73

一、非结构动态环境下人机共融与多机协同作业机制/73

二、多能场复合制造工艺智能创成与形性演变机理/74

三、模型与数据融合驱动的制造装备自律运行原理/75

四、智能制造系统物质流-能量流-信息流协同耦合机理/75

第二节机器人与智能制造关键技术/76

一、全场景多模态跨尺度感知与人机协同制造/76

二、非结构动态环境下多机器人协同自律控制/78

三、在线测量-加工-监测一体化闭环制造技术/79

四、人-信息-物理系统数字孪生建模/80

五、不确定与不完全信息下制造系统多目标智能决策/80

第三节机器人与智能制造发展方向/81

一、非结构环境下的人-机-环境共融制造/81

二、非友好作业环境下的机器人化智能制造/83

三、基于泛在信息感知与操作融合的泛在制造/84

四、全生命周期绿色制造/86

五、全要素全流程互联互通制造/88

第四节机器人与智能制造研究前沿/90

一、共融机器人/90

二、智能化数控加工/99

三、精密与超精密智能制造/107

四、特种能场智能制造/117

五、智能成形制造/128

六、复杂机械系统智能装配/137

七、柔性微纳结构跨尺度制造/158

八、智能制造运行状态感知/175

九、工业互联网与制造大数据/182

十、数字孪生使能的智能车间与智能工厂/192

十一、机器人化智能制造/203

第五节未来5～15年重点和优先发展领域/208

一、人-机-环境自然交互的共融机器人/208

二、新材料构件高效智能化加工新原理与控形控性制造/210

三、智能化绿色化精准复合成形制造理论与技术/212

四、大型/超大型空天装备高性能装配基础理论与技术/213

五、大数据与数字孪生模型混合驱动的制造系统运行优化理论和方法/215

六、大型复杂构件机器人化智能制造/216

第四章机器人与智能制造前沿领域发展政策建议/218

参考文献/222

关键词索引/225