中國機器人進入高端發(fā)展時期 未來小型機器人或成標配
“機器人是制造業(yè)的皇冠,它的應(yīng)用、制造是衡量一個國家高端制造的重要標志。”12月11日,在由中國自動化學(xué)會、深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會聯(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(zhàn)略的需求。”
進入高端發(fā)展時期
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(fù)雜任務(wù),在大型工程如橋梁建造以及維護、海洋開發(fā)、太空探索等中都發(fā)揮著重要作用。
王耀南指出,20世紀,機器人進入到智能發(fā)展階段。人類進入現(xiàn)代工業(yè)社會后,機器人主要被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域,尤其是二戰(zhàn)以后日本、美國、德國等國,在勞動力短缺的情況下,工業(yè)機器人有了更多的應(yīng)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(yīng)用無處不在,在制造業(yè)、物流行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。“從平臺建設(shè)方面來看,機器人分為工業(yè)機器人、飛行機器人、移動機器人、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(yīng)用較多。”王耀南說。
“近十年來中國機器人發(fā)展可以分為兩個階段,前5年為產(chǎn)業(yè)發(fā)展期,如今已經(jīng)進入到高端發(fā)展期。”王耀南預(yù)測。
新冠肺炎疫情之后,醫(yī)療機器人成為智能機器人的主攻方向之一。“未來,機器人還將在國家重大工程基礎(chǔ)設(shè)施建造,尤其是將在新基建的建設(shè)中發(fā)揮重大作用。”王耀南說,比如關(guān)于珠穆朗瑪峰的科考行動,在惡劣天氣下,未來可采用機器人協(xié)助考察。
具備四大核心系統(tǒng)
王耀南認為,機器人是一個能夠自動執(zhí)行和操作作業(yè)的裝置,它具備感知功能、規(guī)劃功能、決策功能、控制功能,能夠完成人類難以完成或者重復(fù)的勞動,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),機器人劃分的類型也不一樣。如從用途來看,可分為工業(yè)機器人、農(nóng)業(yè)機器人、醫(yī)療機器人、巡檢機器人等;從空間來看,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、材料等多個領(lǐng)域。”王耀南表示,“但不管多么復(fù)雜的機器人,實際上它都是一個自動化系統(tǒng),具備感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及復(fù)雜的本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)這四大核心部分。”
此外,王耀南認為,智能感知、智能協(xié)作規(guī)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(shè)計好一個完整的機器人視覺感知,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)同控制是三個研究熱點;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),用來完成復(fù)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。
未來小型機器人或成標配
“現(xiàn)在人人帶手機,將來人人會帶小型機器人,而要滿足這個需求,機器人需具備五大要素。”王耀南說,即具備感知功能、規(guī)劃功能、決策功能、運動功能、學(xué)習(xí)功能。
在王耀南看來,“未來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(xí)、語意分析等能力,才可以真正成為智能服務(wù)機器人。”
要實現(xiàn)這個目標,我們有大量工作要做,比如把感知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力、決策能力加入到機器人的系統(tǒng)中,讓機器人具備智能化、自主網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
“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。
王耀南指出,人工智能怎么和機器人有機結(jié)合起來,歸納起來有幾個關(guān)鍵點,在感知層面主要涉及語言識別、物理識別;在認知層面主要涉及語意理解、情感分析、決策層具備多模態(tài)交互等;在執(zhí)行層面主要涉及步態(tài)控制、步態(tài)識別和交互等。
“未來機器人發(fā)展一定是網(wǎng)絡(luò)化、自主化、協(xié)作化、靈巧化的。同時,機器人一定是要有一個好的發(fā)展規(guī)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,最關(guān)鍵還要有產(chǎn)業(yè)隊伍人才,這個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 馬愛平
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