什么樣的工業(yè)機(jī)器人是比較完美的

穿上“高科技”的外衣，機(jī)器人經(jīng)常出現(xiàn)在“替代人類”的話題里，讓人類心中打鼓。

殊不知，在生產(chǎn)線24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)的工業(yè)機(jī)器人，卻經(jīng)常被抱怨說(shuō)“太笨了”“一根筋”“不知變通”。

“傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人只能在固定的環(huán)境下，依賴精確的重復(fù)定位能力從事重復(fù)性的工作，還不能適應(yīng)動(dòng)態(tài)復(fù)雜的環(huán)境，或者跟人類合作完成同一項(xiàng)工作?！敝袊?guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所副研究員張華良告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。

隨著越來(lái)越多的科技人員致力于讓工業(yè)機(jī)器人適用于更多場(chǎng)景、更易用，這一情況正在發(fā)生變化。

日前，美國(guó)一家公司開發(fā)出了一種新型芯片。該芯片可以讓機(jī)器人“思考”如何處理動(dòng)態(tài)場(chǎng)景，并“想象”采取不同動(dòng)作的結(jié)果，最后選擇最合適的動(dòng)作對(duì)外輸出，以此賦予工業(yè)機(jī)器人智能。

實(shí)驗(yàn)室中，兩個(gè)機(jī)器人裝上芯片后，展現(xiàn)出驚人的團(tuán)隊(duì)合作能力，它們結(jié)伴同行，時(shí)不時(shí)傳遞物品，并試圖繞開阻礙物品傳遞的障礙物。

工業(yè)機(jī)器人走向智能化將會(huì)為生產(chǎn)生活帶來(lái)哪些影響？

“頭腦簡(jiǎn)單四肢發(fā)達(dá)”已過(guò)時(shí)

工業(yè)機(jī)器人誕生于上世紀(jì)40年代，最初是為了從事高危工作或做人力無(wú)法企及之事，比如核燃料處理等。

此后，機(jī)器人被用于汽車、電子、金屬和物流等行業(yè)，從事焊接、裝配、噴涂、打磨、切割、搬運(yùn)和分揀等工作。

中國(guó)是工業(yè)制造業(yè)大國(guó)，自2013年起，中國(guó)也成為世界最大的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)國(guó)。

一路高歌猛進(jìn)的工業(yè)機(jī)器人近期卻出現(xiàn)下降態(tài)勢(shì)，高工產(chǎn)研機(jī)器人研究所（GGII）的數(shù)據(jù)顯示，今年一季度，中國(guó)多功能工業(yè)機(jī)器人進(jìn)口量同比下降了29%。與此同時(shí)，國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)顯示，今年前4個(gè)月，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人總產(chǎn)量較去年同期下滑10%。

張華良表示，據(jù)中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的2018年中國(guó)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)信息顯示，電子電氣設(shè)備和器材制造業(yè)和汽車行業(yè)的需求下降，是導(dǎo)致整個(gè)工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)下降的主要原因。

不過(guò)銷量明顯下降的多集中于外資品牌工業(yè)機(jī)器人，我國(guó)自主品牌工業(yè)機(jī)器人的銷量和占比較往年反有提升。

面對(duì)總產(chǎn)量下滑的態(tài)勢(shì)，他認(rèn)為需引起業(yè)界重視，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)做出調(diào)整升級(jí)?！氨热鐝?fù)雜的編程，很大程度上限制了工業(yè)機(jī)器人的使用范圍，導(dǎo)致工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用面較窄?！?/p>

如何尋找工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的突破口？

張華良表示，應(yīng)該拓寬工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)，積極挖掘中小企業(yè)的應(yīng)用潛能。

梅卡曼德公司創(chuàng)始人兼CEO邵天蘭更加簡(jiǎn)單明了，工業(yè)機(jī)器人是實(shí)現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。

為了工業(yè)的發(fā)展，賦予工業(yè)機(jī)器人智能、增加工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景是必由之路。

“察言觀色”還不夠

何為智能？邵天蘭舉了一個(gè)例子。

假如家中的空調(diào)能夠自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)的溫度、人數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)屋里有老人和小孩時(shí)，可自動(dòng)把風(fēng)調(diào)小，而發(fā)現(xiàn)室內(nèi)有幾個(gè)大汗淋漓的小伙子時(shí)，把風(fēng)力增強(qiáng)，這就說(shuō)明空調(diào)擁有了智能。

“智能最重要的特征就是感知環(huán)境并根據(jù)環(huán)境狀況進(jìn)行調(diào)整。因此，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人初級(jí)智能最重要的感知能力就是視覺(jué)，其次是聽(tīng)覺(jué)，其他的感官加起來(lái)也沒(méi)有這兩者分量大?！?/p>

他認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)目標(biāo)，從硬件上說(shuō)面臨兩處挑戰(zhàn)：一是傳感器，特別是視覺(jué)傳感器；二是擁有智能決策的算法。

目前，以視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感覺(jué)為代表的研究成為工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的熱點(diǎn)。但庫(kù)柏特科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO李淼卻不這么認(rèn)為?！氨M管，視覺(jué)、力控、觸覺(jué)等傳感器研發(fā)是‘庫(kù)柏特’的核心業(yè)務(wù)，但工業(yè)機(jī)器人智能化是系統(tǒng)層面的問(wèn)題。工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)品，它的智能化涉及多方面，不能只關(guān)注視覺(jué)或觸覺(jué)?！?/p>

要關(guān)注工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)，首先要關(guān)注原始設(shè)計(jì)——這決定機(jī)器人的能力范圍。

其次，機(jī)器人需要具有決策判斷能力，比如當(dāng)一個(gè)乒乓球飛過(guò)來(lái)時(shí)，機(jī)器人需要判斷來(lái)球是上旋還是下旋、正拍還是反拍，攻擊發(fā)起點(diǎn)在哪里、落點(diǎn)在哪里，這些都要通過(guò)感知，之后還要判斷它彈起后的狀態(tài)。

經(jīng)過(guò)一系列“思考”后，機(jī)器人再去精準(zhǔn)執(zhí)行思考結(jié)果，將來(lái)球擊出。

你以為結(jié)束了？其實(shí)還有最后最關(guān)鍵的一步——自省。

李淼表示，機(jī)器人并不是每次都能將球漂亮擊出，也有“失手”的時(shí)候，這就需要它在自省中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，吸取教訓(xùn)，進(jìn)行智能化的自動(dòng)升級(jí)。

“智”愛(ài)工業(yè)

目前，智能化的工業(yè)機(jī)器人還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，在傳統(tǒng)的機(jī)器人的基礎(chǔ)上“苦練本領(lǐng)”，提高應(yīng)用性能。

在一線多年，李淼的感觸更具體，他認(rèn)為，大多工業(yè)機(jī)器人的研究停留在設(shè)計(jì)、感知、精準(zhǔn)執(zhí)行階段，觸及機(jī)器人決策判斷的研究較少，能夠把“設(shè)計(jì)-感知—判斷—執(zhí)行—自省”作為一個(gè)閉環(huán)研究的團(tuán)隊(duì)更是鮮見(jiàn)。

盡管尚處于設(shè)想和研究階段，但研發(fā)人員窺見(jiàn)一斑，足以暢想工業(yè)機(jī)器人未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景。

邵天蘭表示，智能化的工業(yè)機(jī)器人將廣泛出現(xiàn)在自動(dòng)化程度比較低的行業(yè)，比如物流等，以及人力密集型行業(yè)，比如制衣、制鞋、汽車組裝、玩具組裝等。

李淼介紹，他們正在研發(fā)一款揀蘑菇的機(jī)器人。香菇雖然長(zhǎng)在同一個(gè)地方，但其花紋不同，需要對(duì)其進(jìn)行分類。

以往靠人工分揀香菇，賦予工業(yè)機(jī)器人“分揀”的視覺(jué)后，機(jī)器人就能對(duì)香菇進(jìn)行判斷。

工業(yè)機(jī)器人被賦予更多智能，它的應(yīng)用范圍將更加廣闊。

“未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景將會(huì)越來(lái)越多，日常生活需要的服務(wù)機(jī)器人、助殘機(jī)器人、養(yǎng)老機(jī)器人等，也會(huì)用到工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)，但不可否認(rèn)的是工業(yè)機(jī)器人目前的主戰(zhàn)場(chǎng)在工業(yè)領(lǐng)域?！睆埲A良說(shuō)。

解放人類勞動(dòng)

談及工業(yè)機(jī)器人是否會(huì)替代人類的工作，張華良表示，在某些層面是一定的。

比如工廠流水線上，按品類挑選產(chǎn)品的分揀員、打磨器件的工人、檢查產(chǎn)品質(zhì)量的質(zhì)檢員等均有可能被工業(yè)機(jī)器人取代。“從積極的角度看，隨著人類被工業(yè)機(jī)器人取代，可以督促人類找到新的就業(yè)方向。鼓勵(lì)人類增加工作技能，擁有更復(fù)雜的工作能力，這種轉(zhuǎn)變對(duì)人類發(fā)展是有意義的。”

李淼表示，雖然機(jī)器人會(huì)替代一部分人，但這些工作大多是重復(fù)性的、繁重的，甚至有毒有害的體力勞動(dòng)，與其說(shuō)“替代”不如說(shuō)“解放”，將人力解放出來(lái)。

當(dāng)?shù)投说膷徫挥脵C(jī)器人替代后，人力成本降低，更好的崗位就會(huì)在國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)。

他強(qiáng)調(diào)，除了關(guān)注是否會(huì)“替代人類”，還應(yīng)該注意工業(yè)機(jī)器人給工業(yè)數(shù)據(jù)帶來(lái)的變革。智能的實(shí)現(xiàn)必須通過(guò)數(shù)據(jù)，智能化的核心就是基于數(shù)據(jù)的決策。

工業(yè)機(jī)器人智能化的過(guò)程，也是讓工業(yè)數(shù)據(jù)變得更有價(jià)值的過(guò)程，這才是工業(yè)機(jī)器人智能化最大的貢獻(xiàn)。