“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。”2020年12月11日，在由中國自動化學會、深圳市科學技術(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、湖南大學電氣與信息工程學院院長王耀南認為，“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科的科學，涉及人工智能、機械工程、控制科學、計算機、電子、材料等多個領(lǐng)域。”王耀南表示，“但不管多么復雜的機器人，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、學習功能。
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，并具備學習、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、學習能力、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、科學家融合在一起。