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  • 【独家·趋势】机器人技术:更强更快的执行能力
  • 来源:思想坦克
  • 作者:王汉华、刘兴亮、张小平
  • 时间:2015-11-23 10:41:14
  • 浏览:501
  • [ 导读 ] 2015年3月,李克强总理在政府工作报告中提出了“中国制造2025”规划。规划指出,中国将坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国的步伐。而机器人产业的发展将是重要的驱动力。各种材料不同的机器人层出不穷,但它们都有一个目标,那就是:更强更快。

    据国际机器人联合会预测,2015年,中国机器人市场需求量将达3.5万台,占全球总量的16.9%,中国将成为世界规模最大的机器人市场。但即便如此,我国每万名工人机器人拥有量仅为20多台,相对应的日本、韩国则超过300台,我国“智能制造”的发展空间仍十分广阔。工信部印发的《原材料工业两化深度融合推进计划(2015-2018年)》预计:3年内我国将培育打造15-20家标杆智能工厂,关键岗位机器人推广至5000个。

    紧跟德国工业4.0的战略步伐,2015年3月,李克强总理在十二届全国人民代表大会第三次会议上做政府工作报告时提出了“中国制造2025”规划。规划指出,中国将坚持创新驱动、智能转型、强化基础、绿色发展,加快从制造大国转向制造强国的步伐。

    智能制造体现在数控自动化、设计电子化、控制系统化等方面,而对劳动生产率和就业率产生最大影响的肯定是机器人技术的大规模、产业化应用。在以往的印象中,人们对工业机器人的理解停留在数控机床、机械手臂等自动化流水线上的“铁疙瘩”;如今,中国版工业4.0战略极力发展的则是真正的智能工厂以及智能机器人技术。在智能工厂里,工人通过触摸面板进行人机交互,通过机器视觉进行品质监控。

    如果说以往的机器人只是人类手臂的延伸,那智能工业机器人便是独立的熟练工人。海尔落成于郑州的空调智能工厂甚至可以实现黑灯生产,并能在生产总线上制造出可以满足个性化需求的产品。智能制造的潜力无比巨大。而在国防、航天等尖端科技领域,智能机器人将具备更强的环境适应能力乃至学习能力,它将在反恐安防、航天探月等工程中充分发挥自己的价值。

    而在消费端,智能服务机器人也将悄悄降临在我们身边。虽然直到目前为止,就连功能最简单实用、技术最成熟的扫地机器人都没有普及,但我们相信随着人工智能技术的完善与普及,服务机器人将变得更加贴合用户需求,相信服务机器人产业将会在未来5-10年后爆发。

    当前的机器人技术发展成果是令人欣喜的,比如刚刚被谷歌公司收购的波士顿动力公司,它发明的机器狗不仅健步如飞,而且被重重踹上一脚也不会摔倒。这种机器狗将在物流运输、战地救援等方面堪当大用,简直就是现代“木牛流马”。而另一个机器人领域的明星产品非大疆创新的无人机莫属,无人机本身便属于广义的机器人,它的核心竞争力在于其飞控技术,目前大疆旗下的航拍无人机已占据了70%的全球市场份额。

    出色的工程机械机器人搭配高智能的AI,其影响力将无可估量。先进的机器人技术意味着我们具备更强的执行能力和更高的执行效率,从而更加有效地改造自然世界,改善人类生活。技术的进步永无止境,那么现在又有哪些“次时代”机器人技术将颠覆人们的想象呢?


     

    3.5.1软体机器人技术

    你还以为机器人只是用钢铁合金制造的吗?你又是否想象过材质柔软且可以挑战各种高难动作的机器人呢?最近,来自美国普渡大学的研究人员发明了一种由轻质惰性泡沫材料制成的软体机器人。研究人员在它的表面裹上了一层特殊的聚合物,这种聚合物在受热后可以自由改变形状和硬度,恰如人类的肌肉一般。这两种材质组合在一起,可以像四肢一样柔韧灵活的弯曲、运动。这种机器人有望取代传统机器人伺服电机的控制系统,成本低廉,且重量极轻。

    目前美国航空航天局(NASA)已经着手进一步开发这种机器人,其首次大规模应用便可能是用来制造进行太空探险的新一代航天机器人。而机械纤维可以制成柔韧而结实的支架,在医疗领域亦有着不错的发展前景。不过对于大众而言,软体机器人技术的发展更大的意义,或许在于纠正传统机器人那别扭的行走姿势。软体机器人技术与人造皮肤结合叫我们可以期待一下真正的美女机器人到来。

     

    3.5.2敏感触控技术

    人类的触觉或许是机器最难以模仿的感官,它综合了温度、湿度、压力、振动等多种感觉直观。机器人的笨拙之处在于,它在执行动作时,力度无法拿捏得当,距离很难把握准确。或许你有过这样的经历,在尝试与一台拟人机器人握手时,这个呆头呆脑的家伙要么会握得你生疼,要么就根本握不住。这是因为机器人没有皮肤,也没有丰富的末梢神经来传递感知信息和进行反馈。

    而就在2014年,美国麻省理工学院(MIT)视觉科学学科联合波士顿东北大学研究团队成功研制了一种触觉传感器,它是一个类似两根手指的机械,在进行抓握动作时十分灵敏,可以轻松地拔出插在电脑上的U盘。据悉,它的灵敏度要比人手高出100倍,可以精确判断物体位置并找到合适的抓握点,力度上也控制得当。但令人遗憾的是,这项技术并非是通过机器皮肤来实现,而是通过机器视觉与算法优化来进行识别、感知。模拟人类触觉的进程依旧任重而道远。

     

    3.5.3集群机器人技术

    早在1989年,著名机器人专家罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks)在他的论文《快速、廉价和失控》中,就提到了集群机器人的概念。在此之前,他参观了美国喷气推进实验室(JPL),这个实验室正对一台巨大的重达一吨的机器人Robbie进行升级,并打算将其发射到火星上执行科研探测任务。这个大家伙每分钟智能移动1厘米,而整个火星探测计划的预算大约在120亿美元。

    罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks)觉得这样做不仅成本高昂而且风险巨大,这台机器人一旦在火星上丢掉了一个螺母便可能毁掉整项计划。基于这种考虑,他建议发送100个1千克的机器人来代替这个大家伙,这样不仅成本下降、风险分散、容错率提高,而且探索的范围与速度要大且快得多。

    但随之而来的问题便是,舍弃了巨大的通信设施和数据处理设备,该如何对这群火星上的“蚂蚁”发号施令呢?罗德尼·布鲁克斯(Rodney Brooks)给出的答案是惊人的——既然控制不过来,那就让它们自治吧。从一开始便摆脱你的控制,让它们自由探索。

    这项计划是极其大胆却充满价值的。就在最近,哈佛的科学家Radhika Nagpal 依据“快速、廉价和失控”的理念打造出这样一个“蜂群”系统。他使用了1024只组装简易的小型机器人“Kilobot”,每个造价仅15美元。单个的这样的机器人,性能十分糟糕,它们活动起来就像热锅上的蚂蚁一团糟。但通过算法的控制与优化,这群机器人慢慢适应环境并学习,逐渐能完成复杂的全局任务——它们可以在一个桌面上自动组成一个海星的形状。

    这样一个自组织、自适应、非线性的集群机器人系统,让人不禁联想到凯文凯利提到的“分布式系统”,即每个简单的个体只完成简单的任务,但当它们结成一种去中心化的网络时,这种网络能通过不断学习与进化获得“蜂群”智慧,并借此完成复杂任务。这种集群机器人对执行感知探测性的活动以及理解生物界的社群行为具有重大意义。

    ——本文摘自《智能爆炸:开启智人新时代》一书

                                             作者:王汉华、刘兴亮、张小平


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