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在近日世界機(jī)器人大會(huì)領(lǐng)航峰會(huì)上，與會(huì)專家們暢談深化融合創(chuàng)新，推動(dòng)智能機(jī)器人發(fā)展“提檔加速”。
談發(fā)展·融合是個(gè)“催化劑”
“機(jī)器人是‘新一代信息技術(shù)+高端制造’深度融合的成果，呈現(xiàn)出技術(shù)快速迭代、產(chǎn)業(yè)高速增長(zhǎng)、應(yīng)用持續(xù)深化等趨勢(shì)，已經(jīng)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要驅(qū)動(dòng)力量。”在會(huì)議主旨報(bào)告中，中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)陳肇雄說。
當(dāng)前，機(jī)器人發(fā)展呈現(xiàn)多角度融合態(tài)勢(shì)。在技術(shù)上，機(jī)器人集中體現(xiàn)了先進(jìn)制造技術(shù)與感知、通信、計(jì)算、控制等信息技術(shù)交叉融合創(chuàng)新，已經(jīng)成為全球科技創(chuàng)新的熱點(diǎn)領(lǐng)域；在產(chǎn)業(yè)上，機(jī)器人成為先進(jìn)制造業(yè)發(fā)展的助推器，以工業(yè)機(jī)器人為代表的智能制造已成為制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要路徑；在應(yīng)用方面，機(jī)器人在經(jīng)濟(jì)社會(huì)領(lǐng)域的應(yīng)用廣度和深度上持續(xù)拓展，為數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了有力支撐。
在陳肇雄看來，我國(guó)機(jī)器人發(fā)展重在產(chǎn)業(yè)互促，成在協(xié)同共建，這將需要進(jìn)一步深化融合發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)互促方面，需要突破關(guān)鍵核心技術(shù)，打造系列高端產(chǎn)品，推動(dòng)應(yīng)用示范推廣；在協(xié)同共建方面，則需要集智攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)，持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)業(yè)高端供給，著力提升應(yīng)用廣度深度，攜手共建開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
以共建開放生態(tài)為例，他指出：“應(yīng)該堅(jiān)持高端化、智能化發(fā)展方向，積極推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，深化產(chǎn)、學(xué)、研、用合作，推進(jìn)人工智能、5G、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)與機(jī)器人深度融合應(yīng)用，共同建設(shè)普惠開放平臺(tái)，打造機(jī)器人產(chǎn)業(yè)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。”
會(huì)上，中國(guó)工程院院士、中科院沈陽自動(dòng)化所研究員王天然等專家也認(rèn)為，人機(jī)共融是將來機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要方面。未來，人與機(jī)器將“宛如同類”，是最好是伙伴關(guān)系，機(jī)器人將通過更精準(zhǔn)的判斷、情感認(rèn)知和決策，給人提供更有好的服務(wù)。
作為世界機(jī)器人大會(huì)的永久會(huì)址所在地，北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會(huì)副主任劉力在會(huì)上介紹，自2016年承辦以來，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)帶來的融合效應(yīng)也在顯現(xiàn)，開發(fā)區(qū)關(guān)鍵領(lǐng)域的新技術(shù)、新產(chǎn)品在經(jīng)開區(qū)加速涌現(xiàn)。區(qū)域創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)氛圍日益活躍，逐步形成以機(jī)器人、智能裝備、航空航天為主導(dǎo)的高端裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局。
話迭代·高科技驅(qū)動(dòng)“簡(jiǎn)單易用”
“掘進(jìn)機(jī)器人、采煤機(jī)器人、運(yùn)輸機(jī)器人、安控機(jī)器人、救援機(jī)器人，我國(guó)的煤礦機(jī)器人按照實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景分類可分成5大類38種。”會(huì)上，中信重工開誠(chéng)智能裝備有限公司董事長(zhǎng)陸文濤介紹。
煤礦機(jī)器人作為智能煤礦重要組成部分，是煤礦減人、提效、增安重要支撐。近幾年國(guó)家各部委陸續(xù)發(fā)布了關(guān)于促進(jìn)煤礦智能化發(fā)展、煤礦機(jī)器人發(fā)展相關(guān)指導(dǎo)意見和相關(guān)政策，加速了產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐。
以當(dāng)前煤礦井下最普遍應(yīng)用的防爆軌道巡檢機(jī)器人為例，它們有的在冬季零下40度超低溫環(huán)境下能夠連續(xù)運(yùn)行，有的重量只有6公斤，卻搭載雙目相機(jī)、云臺(tái)攝像儀、多種傳感器，可實(shí)時(shí)采集圖像聲音、紅外熱像、氣體濃度等參數(shù)，能夠可靠、高效完成巡檢任務(wù)，準(zhǔn)確判斷分析巡檢現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和環(huán)境。同時(shí)，便于機(jī)器人的管理和維護(hù)的機(jī)器人云平臺(tái)也在不斷發(fā)展。
不過，陸文濤表示：“雖然經(jīng)歷了很多年，中國(guó)煤礦機(jī)器人到目前剛剛完成0到1的步驟，從1到N還有漫長(zhǎng)的路要走。”
他表示，當(dāng)前煤礦井下有些巷道、作業(yè)面環(huán)境非常復(fù)雜，任務(wù)也非常復(fù)雜，通常需要多個(gè)或者多種機(jī)器人協(xié)同作業(yè)，隨著機(jī)器人數(shù)量的增加，機(jī)器人信息有效處理及決策控制會(huì)成為問題。組織多個(gè)機(jī)器人完成復(fù)雜任務(wù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜地形環(huán)境中多任務(wù)協(xié)同控制、多機(jī)器人協(xié)同控制與高效作業(yè)，是今后煤礦機(jī)器人研究一個(gè)新的課題。
對(duì)此，他建議“多管齊下”，例如探索多機(jī)器人協(xié)同作業(yè)技術(shù)，推動(dòng)機(jī)器人智能化以及結(jié)構(gòu)上小型化、模塊化，讓通信技術(shù)更加可靠，探索驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)高適應(yīng)性技術(shù)，開發(fā)安全充電及新能源電池應(yīng)用，推進(jìn)防爆材料輕量化。
從事機(jī)器人研究近20年，abb機(jī)器人通用工業(yè)業(yè)務(wù)中國(guó)負(fù)責(zé)人鄧奇感觸頗深的是，到現(xiàn)在為止，機(jī)器人走向應(yīng)用“一點(diǎn)都不容易”——前期它需要技術(shù)人員和客戶做充分現(xiàn)場(chǎng)交流，了解工藝、邏輯，采集所有信息后進(jìn)行編程，在調(diào)試過程中考慮運(yùn)動(dòng)軌跡、位置、力補(bǔ)償、扭矩等等等，所花費(fèi)的時(shí)間往往相當(dāng)長(zhǎng)。
有沒有可能讓這個(gè)過程變得更簡(jiǎn)單一點(diǎn)？答案是肯定的。
但鄧奇表示，這要先解決兩個(gè)障礙：讓機(jī)器人變得更加智能一點(diǎn)，能夠幫助工程師節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試編程時(shí)間；彌補(bǔ)閉環(huán)持續(xù)改進(jìn)能力，讓機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行中有能力優(yōu)化程序，在一個(gè)系統(tǒng)交付后給廠家或工作人員提出產(chǎn)線優(yōu)化建議。從而讓機(jī)器人變得“簡(jiǎn)單易用”。
“計(jì)算機(jī)行業(yè)從1940年到現(xiàn)在為止，一路走來都在向用戶簡(jiǎn)單易用方向邁進(jìn)。機(jī)器人也一樣，從上世紀(jì)60年代至今，整個(gè)機(jī)器人應(yīng)用變得越來越簡(jiǎn)單，但仍有很多路要走。”他說，這背后需要高科技的推動(dòng)。
他舉例說，現(xiàn)在abb的機(jī)器人可以在視覺系統(tǒng)引導(dǎo)下，對(duì)無序滾動(dòng)小球做實(shí)時(shí)的跟蹤。而視覺系統(tǒng)引入機(jī)器人之前，這幾乎是不可能的，因?yàn)闆]有辦法運(yùn)行編程知道小球滾動(dòng)路徑。未來機(jī)器人工作不僅要搭配視覺眼睛，也要聽和聞，才可能輔助人類完成更復(fù)雜的工作。
中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化所研究員李連慶表示，機(jī)器人三要素是感知、驅(qū)動(dòng)和智能，現(xiàn)在的機(jī)器人全部是機(jī)電系統(tǒng)，未來要做的則是“把感知變成生命感知，智能變成神經(jīng)涌現(xiàn)，驅(qū)動(dòng)變成肌肉”。通過生命系統(tǒng)和機(jī)電系統(tǒng)在分子細(xì)胞尺度融合做出新一代機(jī)器人——類生命機(jī)器人。
說前沿·人的存在將被延伸
“當(dāng)前，機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)歷了1.0、2.0時(shí)代，我們正處于聚焦人機(jī)協(xié)作的機(jī)器人3.0時(shí)代。下一步將進(jìn)入機(jī)器人4.0時(shí)代，包括自主學(xué)習(xí)、場(chǎng)景自適應(yīng)、知識(shí)圖譜應(yīng)用等，通過這些技術(shù)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的‘自主服務(wù)’。”中國(guó)工程院院士、華中科技大學(xué)教授李培根的主旨報(bào)告把與會(huì)觀眾的思維帶到了機(jī)器人研究的最前沿。
未來，4.0版本的機(jī)器人勢(shì)必將融入更多新技術(shù)。李培根表示，其中之一就是數(shù)字孿生，數(shù)字孿生機(jī)器人可以與物理實(shí)體機(jī)器人在數(shù)字虛擬空間和物理實(shí)體空間實(shí)現(xiàn)雙向映射、動(dòng)態(tài)交互和實(shí)時(shí)連接，感知、認(rèn)知、決策、執(zhí)行的閉環(huán)控制，這種共生體機(jī)器人目前仍處于設(shè)計(jì)開發(fā)階段。
它需要多模態(tài)感知融合、自適應(yīng)交互。在開放環(huán)境中的自主移動(dòng)機(jī)器人要避障、交互、操作，需要很多傳感器，大部分?jǐn)?shù)據(jù)在時(shí)間同步前提下進(jìn)行傳感，需要調(diào)用不同復(fù)雜度算法模塊，包括硬件系統(tǒng)、邊緣計(jì)算等等。
它還會(huì)用到知識(shí)圖譜的技術(shù)，不同于一般百科知識(shí)圖譜，機(jī)器人知識(shí)圖譜時(shí)空關(guān)系要緊密聯(lián)系，記錄一個(gè)環(huán)境里不同時(shí)間人和物發(fā)生事件的相關(guān)訊息。
那么，4.0時(shí)代的機(jī)器人會(huì)是什么樣的呢？
“未來的機(jī)器人可能是云端機(jī)器人。”李培根說，“大腦在云端的好處是，可以控制很多機(jī)器人，匯集所有連接機(jī)器人的視覺、語音等各種信息，降低機(jī)器人本體硬件需求，同時(shí)促進(jìn)系統(tǒng)合作。”
“設(shè)想在一個(gè)大工地上，未來的智能工程機(jī)械都是機(jī)器人，不同類型的工程機(jī)械一起協(xié)同合作，由云端大腦更有效地統(tǒng)一調(diào)度控制等，并獨(dú)立于本體持續(xù)升級(jí)。”李培根展望說。
在他看來，未來的機(jī)器人與人之間的互動(dòng)融合將會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)。隨著智能機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，它們可以延伸人的存在，成為物理機(jī)器人和特定人的融合；或者機(jī)器人融合某個(gè)人的意識(shí)，機(jī)器人感知也可以成為某個(gè)人的感知。
“人們將有兩種類型軀體可以選擇：一種是真實(shí)的軀體，是通過體內(nèi)液體流動(dòng)與真實(shí)世界相聯(lián)；再是虛擬軀體，通過電子流動(dòng)與世界相聯(lián)。”他說，與人工智能“AI”不同，智能增強(qiáng)“IA”則強(qiáng)調(diào)借助機(jī)器加強(qiáng)或者拓展人類的智能，而不是完全取代人類的能力。
“這一點(diǎn)非常重要，它代表人和機(jī)器和諧共處，智能增強(qiáng)讓人類有效掌控機(jī)器，讓機(jī)器為人類服務(wù)而不是相反。”他說。為此，在設(shè)計(jì)智能機(jī)器人時(shí)，一個(gè)重要考慮將是如何通過數(shù)字孿生將智能體虛實(shí)結(jié)合，把人的能力牽引到物理機(jī)器人上。
李培根表示，未來還需要關(guān)注后機(jī)器人元宇宙。從工業(yè)應(yīng)用看，未來制造的物理空間、設(shè)計(jì)者構(gòu)思空間，這些都可以映射到數(shù)字與物理交織、虛擬與現(xiàn)實(shí)融合的“一虛一實(shí)”制造元宇宙中，目的是通過制造元宇宙使物理的制造活動(dòng)更有序、更優(yōu)化。
“未來，和人交織在一起的機(jī)器人讓人的存在延伸，作為一種新的生命體存在于元宇宙中，這或許一個(gè)遠(yuǎn)景。”李培根說。
