核心技术

机器人发展路向何方

来源 :中国科学报 2019年05月09日

工业机器人作为高端装备,是制造业皇冠上的一颗明珠

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“过去40亿年中,生命都是按照有机化学规律而演变的。人工智能和计算机的出现,改变了这一规律。也就是说,我们可以用人工智能和计算机来设计一种无机的智慧生命,而机器人就是一种无机智慧生命的代表。”中国工程院院士、中国自动化学会理事长郑南宁在近日举行的2019国家机器人发展论坛开幕式上如是说。

作为当前科技变革最重要的领域之一,机器人的发展将对人类社会的生产模式和生活方式产生深刻影响。

按照需求划分,机器人可分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。2016年中国机器人“十三五”规划公布,其中提出的主要发展方向,就包括加强基础理论和共性技术研究、推进工业机器人和服务机器人的应用示范、加大机器人职业培训教育力度等内容。

从全国各地专家的交流中不难发现,中国机器人产业正朝着既定的发展方向前进,但在实际操作过程中,还存在一系列问题有待解决。

中国科学院自动化研究所研究员侯增广以康复机器人为例,指出服务机器人在国内拥有大量的市场。“康复科室的综合性很强,中风患者、脊椎损伤患者和神经损伤患者都有康复需求。心脑血管、肿瘤、肢体骨折等住院患者也有相当一部分需要康复治疗。”

侯增广指出,如何将生物智能与机器智能融合,是机器人技术面临的挑战,也是康复机器人研究者需要解决的问题。“康复机器人在中国存在很大的市场。但起步较晚,还缺乏成熟的、市场普遍认可的产品。”

因此,基于人机交互的控制研究将是未来康复机器人发展的一个重要主线。幸运的是,国内已有一些研究者在交互领域进行尝试。电子科技大学自动化学院教授程洪在分论坛上向听众介绍了其所在团队多年来在外骨骼机器人方面的研究成果。

程洪表示,以往用于康复治疗的外骨骼机器人仅通过单纯的运动协作对穿戴人进行动作训练,但无法感知和分析穿戴者受到的压力。其团队研发的认知云外骨骼机器人则能通过感知、评估和增强穿戴者与机器人组成的混合系统进行认知协作。

这类人机交互智能转化的研究成果离不开人工智能系统的发展,人工智能与不同的医疗场景相互叠加,未来的应用方向也愈加广阔。

除了康复机器人,为老龄化群体提供帮助的护理机器人也是一类典型的服务机器人。北京航空航天大学机器人研究所所长、教授陈殿生指出,有别于工业机器人的设计思路,服务机器人应使用柔软、安全的材料,更注重实现自然的人机交互。

但即便是让机器人为老人翻身,也需要程度极高的灵巧操作技术。“目前技术难题没有攻克,产业还在培育阶段,使用刚性结构的护理机器人存在应用性差、成本高等问题。”陈殿生表示,这意味着掌握人机自然交互和机器学习与智能控制之外,如何让机器人学会感知和理解环境、研发出刚柔耦合的结构也是研究者面临的问题。

实际上,不仅是服务机器人,工业机器人在商业化路上,也迎来了人机协作的新阶段。abb集团亚洲、中东及非洲区总裁顾纯元在论坛发言时指出,机器人与人类的关系经历了竞争、共存、协作和共事四个过程。与传统的人机隔离工业机器人相比,协作机器人是带有柔性自动化特点、能够与人类并肩合作的典范。顾纯元还提到,因为设计、安装和调试的负担比传统系统少,协作机器人更易部署和使用,这也是未来降低中小型企业自动化门槛的重要举措。

“工业机器人作为高端装备,是制造业皇冠上的一颗明珠。”珞石智能科技有限公司CTO韩峰涛表示,目前在国内,工业机器人应用的领域其实并没有大众想象得那么多。据统计,工业机器人出货量较多的行业包括汽车、3C(电脑、通信和消费电子)、金属加工、橡胶/塑料工业加工等。这意味着还有许多行业没有工业机器人参与其中。

“机器人的高低端程度是按照应用的市场级别来区分的。一个仅在汽车厂做搬运的机器人,因为其所处行业较为高端,所以费用也会比较贵。”韩峰涛解释,随着具有搬运功能的机器人逐步下沉到其他行业,从高端装备向专业自动化设备转移,势必会面临成本降低的问题。

不论所处领域如何,其发展都会经历超额利润期、平台期和下降期。在韩峰涛看来,国内的工业机器人红利期已过,企业在发展大潮中需要找到自己的方向。但这并不意味着低端设备和高端设备存在冲突。

“目前采用的工业机器人只能够说是一个可变通的专业设备,上百台机器人可以合作焊接一辆车,但却无法组装一把非常简单的椅子。”

低端领域的高端应用,是未来需要解决的问题。韩峰涛提到,在从未使用或很少使用机器人的劳动密集型产业,面临着劳动力短缺、人力成本增加等现状。但机器人无法胜任在人看来很简单的任务,这恰恰是机器人领域的研究难题。

对较少使用机器人的行业来说,机器人的到来并非抢走人类的饭碗。顾纯元指出,在医药、食品饮料等品类多、空间小、灵活度要求高的领域,机器人可以代替人类完成重复性、繁重或危险的工作,而最需要柔韧性和灵巧度的工作,则由人类去完成。

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