近年来，人工智能、云计算、物联网等技术迅猛发展，推动主要工业国家提出了面向智能制造的战略规划，如德国的“工业 4.0”，美国的“工业互联网”，中国的“中国制造 2025”。这些计划助力制造业从数字制造向智能制造转型升级。自动化装备融合了智能感知、智能规划和控制技术，构成了以数据和信息处理为核心的数字制造系统。
在具体转型升级过程中，工业机器人作为一种自动化装备，以其与先进技术如智能技术、工艺数字化技术等融合实现了面向不同作业场景、作业任务和工艺多样性的应用，加速了制造业转型升级。因此，从单台柔性工作站到大型柔性流水线生产线，工业机器人已成为智慧生产系统中的核心和主体装备，在社会发展中扮演越发重要角色。
传统行业如汽车零部件、三C电子、陶瓷卫浴及五金压铸等仍需大量目标工件与环境都是高度非结构化作业场景，如喷涂、抛磨装配等自动化程度低且作业环境恶劣的情形。现有的人工结合专用设备模式，不仅影响着作业人员身体健康，还限制了生产效率提升以及产品质量无法满足市场需求。为了解决这一矛盾，我们必须对现有的机器人系统进行升级改造，使其具备第2代（Robotics 2.0）、第3代（Robotics 3.0）特性。
随着我国制造业向更高端水平转变，以及相关科技成熟度提高，将促进机器人的快速发展至第三代，即具备强大的知识推理能力，并能在复杂多变环境下自主决策并执行任务。在此背景下，我们将探讨如何通过硬件与软件相结合，让机器人不仅能够执行重复且简单的操作，还能适应各种复杂、高精度要求的大规模定制生产。
1 工程实践
首先，我们需要分析当前手工作或使用专门设备完成的一系列原材料加工或半成品处理流程，对这些流程进行数字化改革。这意味着我们要研究如何利用现代科技比如AI、大数据云计算以及物联网来优化这个过程，同时确保产品质量得到提升同时减少成本。
接下来，我们将基于工程实践设计出一套新的方法论，这套方法论将包含以下几个关键环节：
环境建模：这是一个非常关键环节，因为它直接决定了我们的算法是否能够准确地理解周围世界。
位姿估计：这涉及到确定对象在三维空间中的位置及其朝向。
力/位混合控制：这是一个让机械臂既可以精确操控又不会损坏自己或者周围物体的手段。
智能规划：这是指根据实际情况调整路径以避免障碍物或者找到最短路径。
通过上述步骤，可以使得工程实践更加高效，有助于实现小批量定制，而不是只做大量同质产品，这样可以满足市场对于个性化需求的大幅增长，同时也符合全球趋势所倡导的一种可持续经济模型。
2 智能传感
由于人类能够感知视觉信息皮肤上的力觉信息，并通过大脑整合这两者来指导手臂完成复杂操作，因此我们需要让我们的机械臂拥有类似的功能。这是通过安装特殊类型称为"smart sensors" 的传感器来实现这些功能，它们可以捕捉到外界真实世界发生的情况并提供反馈给机械臂，以便它能够做出正确反应而不是只是按照预设程序行动。
视觉传感是其中之一，它允许机械臂看到周围环境并根据图像识别出目标对象甚至可能的问题。此外还有力传感，这些用于打磨抛光装配这样的接触式操作它们允许机械臂了解自己的位置以及施加在目标上的力量，从而保护自身不受损害同时保证最佳效果。在某些情况下还会有其他类型例如热传感或化学检测等，但视觉和力就是目前最常见也是最重要的一种类型。
