機器人進(jìn)入高端發(fā)展時(shí)期 未來(lái)小型機器人或成標配

“機器人是制造業(yè)的皇冠，它的應用、制造是衡量一個(gè)國家高端制造的重要標志。”12月11日，在由中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )、深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì )聯(lián)合主辦的2020國家機器人發(fā)展論壇上，中國工程院院士、湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院院長(cháng)王耀南認為，“發(fā)展機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國重大戰略的需求。”

進(jìn)入高端發(fā)展時(shí)期

為什么各國要競相發(fā)展機器人?王耀南認為，原因在于國家民生工程的需要。機器人能夠輔助人們完成各種危險工作、復雜任務(wù)，在大型工程如橋梁建造以及維護、海洋開(kāi)發(fā)、太空探索等中都發(fā)揮著(zhù)重要作用。

王耀南指出，20世紀，機器人進(jìn)入到智能發(fā)展階段。人類(lèi)進(jìn)入現代工業(yè)社會(huì )后，機器人主要被應用到工業(yè)領(lǐng)域，尤其是二戰以后日本、美國、德國等國，在勞動(dòng)力短缺的情況下，工業(yè)機器人有了更多的應用空間，所以60年代工業(yè)機器人得到大力發(fā)展。

今天機器人的應用無(wú)處不在，在制造業(yè)、物流行業(yè)、醫療行業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。“從平臺建設方面來(lái)看，機器人分為工業(yè)機器人、飛行機器人、移動(dòng)機器人、空間機器人、海洋機器人等，這些機器人在智能制造領(lǐng)域應用較多。”王耀南說(shuō)。

“近十年來(lái)中國機器人發(fā)展可以分為兩個(gè)階段，前5年為產(chǎn)業(yè)發(fā)展期，如今已經(jīng)進(jìn)入到高端發(fā)展期。”王耀南預測。

新冠肺炎疫情之后，醫療機器人成為智能機器人的主攻方向之一。“未來(lái)，機器人還將在國家重大工程基礎設施建造，尤其是將在新基建的建設中發(fā)揮重大作用。”王耀南說(shuō)，比如關(guān)于珠穆朗瑪峰的科考行動(dòng)，在惡劣天氣下，未來(lái)可采用機器人協(xié)助考察。

具備四大核心系統

王耀南認為，機器人是一個(gè)能夠自動(dòng)執行和操作作業(yè)的裝置，它具備感知功能、規劃功能、決策功能、控制功能，能夠完成人類(lèi)難以完成或者重復的勞動(dòng)，可以在枯燥、危險、惡劣的環(huán)境下使用。

那么到底有多少種機器人呢?王耀南指出，從不同角度出發(fā)，機器人劃分的類(lèi)型也不一樣。如從用途來(lái)看，可分為工業(yè)機器人、農業(yè)機器人、醫療機器人、巡檢機器人等;從空間來(lái)看，有工業(yè)機器人、水下機器人、空間機器人、陸地機器人等。

“不難看出，機器人是一門(mén)涵蓋了多學(xué)科的科學(xué)，涉及人工智能、機械工程、控制科學(xué)、計算機、電子、材料等多個(gè)領(lǐng)域。”王耀南表示，“但不管多么復雜的機器人，實(shí)際上它都是一個(gè)自動(dòng)化系統，具備感知系統、決策系統、控制系統以及復雜的本體結構系統這四大核心部分。”

此外，王耀南認為，智能感知、智能協(xié)作規劃、智能精準控制是智能機器人的幾大核心技術(shù)。在智能感知方面，如何設計好一個(gè)完整的機器人視覺(jué)感知，如何打造微傳感高智能化的感知感控一體的芯片，是今后要思考的問(wèn)題;在控制技術(shù)方面，柔順控制、智能控制、協(xié)同控制是三個(gè)研究熱點(diǎn);要達到精準控制，機器人還要有一雙靈巧的手。“機器人作業(yè)，用來(lái)完成復雜任務(wù)，打造靈巧的機器手是一項關(guān)鍵技術(shù)。”王耀南說(shuō)。

未來(lái)小型機器人或成標配

“現在人人帶手機，將來(lái)人人會(huì )帶小型機器人，而要滿(mǎn)足這個(gè)需求，機器人需具備五大要素。”王耀南說(shuō)，即具備感知功能、規劃功能、決策功能、運動(dòng)功能、學(xué)習功能。

在王耀南看來(lái)，“未來(lái)真正的機器人要具備情感交互、人機協(xié)作功能，并具備學(xué)習、語(yǔ)意分析等能力，才可以真正成為智能服務(wù)機器人。”

要實(shí)現這個(gè)目標，我們有大量工作要做，比如把感知能力、記憶能力、學(xué)習能力、決策能力加入到機器人的系統中，讓機器人具備智能化、自主網(wǎng)絡(luò )控制系統。

“發(fā)展智能機器人，人工智能是關(guān)鍵。人工智能三大核心技術(shù)，感知技術(shù)、認知技術(shù)、行為控制技術(shù)是發(fā)展智能機器人的主要技術(shù)。”王耀南說(shuō)。

王耀南指出，人工智能怎么和機器人有機結合起來(lái)，歸納起來(lái)有幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，在感知層面主要涉及語(yǔ)言識別、物理識別;在認知層面主要涉及語(yǔ)意理解、情感分析、決策層具備多模態(tài)交互等;在執行層面主要涉及步態(tài)控制、步態(tài)識別和交互等。

“未來(lái)機器人發(fā)展一定是網(wǎng)絡(luò )化、自主化、協(xié)作化、靈巧化的。同時(shí)，機器人一定是要有一個(gè)好的發(fā)展規劃、創(chuàng )新的環(huán)境和下一代機器人的標準和技術(shù)。”王耀南說(shuō)，最關(guān)鍵還要有產(chǎn)業(yè)隊伍人才，這個(gè)人才隊伍需要將技工、工程師、科學(xué)家融合在一起。

本報記者 馬愛(ài)平

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