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穿上“高科技”的外衣，機器人經(jīng)常出現(xiàn)在“替代人類”的話題里，讓人類心中打鼓。殊不知，在生產(chǎn)線24小時連軸轉(zhuǎn)的工業(yè)機器人，卻經(jīng)常被抱怨說“太笨了”“一根筋”“不知變通”。

“傳統(tǒng)工業(yè)機器人只能在固定的環(huán)境下，依賴精確的重復(fù)定位能力從事重復(fù)性的工作，還不能適應(yīng)動態(tài)復(fù)雜的環(huán)境，或者跟人類合作完成同一項工作。”中國科學(xué)院沈陽自動化研究所副研究員張華良告訴《中國科學(xué)報》。

隨著越來越多的科技人員致力于讓工業(yè)機器人適用于更多場景、更易用，這一情況正在發(fā)生變化。日前，美國一家公司開發(fā)出了一種新型芯片。該芯片可以讓機器人“思考”如何處理動態(tài)場景，并“想象”采取不同動作的結(jié)果，最后選擇最合適的動作對外輸出，以此賦予工業(yè)機器人智能。

實驗室中，兩個機器人裝上芯片后，展現(xiàn)出驚人的團隊合作能力，它們結(jié)伴同行，時不時傳遞物品，并試圖繞開阻礙物品傳遞的障礙物。工業(yè)機器人走向智能化將會為生產(chǎn)生活帶來哪些影響？

“頭腦簡單四肢發(fā)達(dá)”已過時

工業(yè)機器人誕生于上世紀(jì)40年代，最初是為了從事高危工作或做人力無法企及之事，比如核燃料處理等。此后，機器人被用于汽車、電子、金屬和物流等行業(yè)，從事焊接、裝配、噴涂、打磨、切割、搬運和分揀等工作。

中國是工業(yè)制造業(yè)大國，自2013年起，中國也成為世界最大的工業(yè)機器人消費國。一路高歌猛進(jìn)的工業(yè)機器人近期卻出現(xiàn)下降態(tài)勢，高工產(chǎn)研機器人研究所（GGII）的數(shù)據(jù)顯示，今年一季度，中國多功能工業(yè)機器人進(jìn)口量同比下降了29%。與此同時，國家統(tǒng)計局的數(shù)據(jù)顯示，今年前4個月，中國工業(yè)機器人總產(chǎn)量較去年同期下滑10%。

張華良表示，據(jù)中國機器人產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的2018年中國工業(yè)機器人市場信息顯示，電子電氣設(shè)備和器材制造業(yè)和汽車行業(yè)的需求下降，是導(dǎo)致整個工業(yè)機器人市場下降的主要原因。不過銷量明顯下降的多集中于外資品牌工業(yè)機器人，我國自主品牌工業(yè)機器人的銷量和占比較往年反有提升。

面對總產(chǎn)量下滑的態(tài)勢，他認(rèn)為需引起業(yè)界重視，對工業(yè)機器人的研發(fā)做出調(diào)整升級。“比如復(fù)雜的編程，很大程度上限制了工業(yè)機器人的使用范圍，導(dǎo)致工業(yè)機器人的應(yīng)用面較窄。”

如何尋找工業(yè)機器人發(fā)展的突破口？張華良表示，應(yīng)該拓寬工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域和行業(yè)，積極挖掘中小企業(yè)的應(yīng)用潛能。

梅卡曼德公司創(chuàng)始人兼CEO邵天蘭更加簡單明了，工業(yè)機器人是實現(xiàn)智能制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。為了工業(yè)的發(fā)展，賦予工業(yè)機器人智能、增加工業(yè)機器人應(yīng)用場景是必由之路。

“察言觀色”還不夠

何為智能？邵天蘭舉了一個例子。假如家中的空調(diào)能夠自動根據(jù)室內(nèi)的溫度、人數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)它發(fā)現(xiàn)屋里有老人和小孩時，可自動把風(fēng)調(diào)小，而發(fā)現(xiàn)室內(nèi)有幾個大汗淋漓的小伙子時，把風(fēng)力增強，這就說明空調(diào)擁有了智能。

“智能最重要的特征就是感知環(huán)境并根據(jù)環(huán)境狀況進(jìn)行調(diào)整。因此，實現(xiàn)工業(yè)機器人初級智能最重要的感知能力就是視覺，其次是聽覺，其他的感官加起來也沒有這兩者分量大。”

他認(rèn)為，實現(xiàn)機器人的視覺和聽覺目標(biāo)，從硬件上說面臨兩處挑戰(zhàn)：一是傳感器，特別是視覺傳感器；二是擁有智能決策的算法。

目前，以視覺、聽覺等感覺為代表的研究成為工業(yè)機器人研發(fā)的熱點。但庫柏特科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO李淼卻不這么認(rèn)為。“盡管，視覺、力控、觸覺等傳感器研發(fā)是‘庫柏特’的核心業(yè)務(wù)，但工業(yè)機器人智能化是系統(tǒng)層面的問題。工業(yè)機器人是一個多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)品，它的智能化涉及多方面，不能只關(guān)注視覺或觸覺。”

要關(guān)注工業(yè)機器人的設(shè)計，首先要關(guān)注原始設(shè)計——這決定機器人的能力范圍。其次，機器人需要具有決策判斷能力，比如當(dāng)一個乒乓球飛過來時，機器人需要判斷來球是上旋還是下旋、正拍還是反拍，攻擊發(fā)起點在哪里、落點在哪里，這些都要通過感知，之后還要判斷它彈起后的狀態(tài)。經(jīng)過一系列“思考”后，機器人再去精準(zhǔn)執(zhí)行思考結(jié)果，將來球擊出。

你以為結(jié)束了？其實還有最后最關(guān)鍵的一步——自省。李淼表示，機器人并不是每次都能將球漂亮擊出，也有“失手”的時候，這就需要它在自省中發(fā)現(xiàn)問題，吸取教訓(xùn)，進(jìn)行智能化的自動升級。

“智”愛工業(yè)

目前，智能化的工業(yè)機器人還處于實驗室研究階段，在傳統(tǒng)的機器人的基礎(chǔ)上“苦練本領(lǐng)”，提高應(yīng)用性能。

在一線多年，李淼的感觸更具體，他認(rèn)為，大多工業(yè)機器人的研究停留在設(shè)計、感知、精準(zhǔn)執(zhí)行階段，觸及機器人決策判斷的研究較少，能夠把“設(shè)計-感知—判斷—執(zhí)行—自省”作為一個閉環(huán)研究的團隊更是鮮見。

盡管尚處于設(shè)想和研究階段，但研發(fā)人員窺見一斑，足以暢想工業(yè)機器人未來的應(yīng)用場景。

邵天蘭表示，智能化的工業(yè)機器人將廣泛出現(xiàn)在自動化程度比較低的行業(yè)，比如物流等，以及人力密集型行業(yè)，比如制衣、制鞋、汽車組裝、玩具組裝等。

李淼介紹，他們正在研發(fā)一款揀蘑菇的機器人。香菇雖然長在同一個地方，但其花紋不同，需要對其進(jìn)行分類。以往靠人工分揀香菇，賦予工業(yè)機器人“分揀”的視覺后，機器人就能對香菇進(jìn)行判斷。

工業(yè)機器人被賦予更多智能，它的應(yīng)用范圍將更加廣闊。“未來，工業(yè)機器人的應(yīng)用場景將會越來越多，日常生活需要的服務(wù)機器人、助殘機器人、養(yǎng)老機器人等，也會用到工業(yè)機器人的技術(shù)，但不可否認(rèn)的是工業(yè)機器人目前的主戰(zhàn)場在工業(yè)領(lǐng)域。”張華良說。

解放人類勞動

談及工業(yè)機器人是否會替代人類的工作，張華良表示，在某些層面是一定的。比如工廠流水線上，按品類挑選產(chǎn)品的分揀員、打磨器件的工人、檢查產(chǎn)品質(zhì)量的質(zhì)檢員等均有可能被工業(yè)機器人取代。“從積極的角度看，隨著人類被工業(yè)機器人取代，可以督促人類找到新的就業(yè)方向。鼓勵人類增加工作技能，擁有更復(fù)雜的工作能力，這種轉(zhuǎn)變對人類發(fā)展是有意義的。”

李淼表示，雖然機器人會替代一部分人，但這些工作大多是重復(fù)性的、繁重的，甚至有毒有害的體力勞動，與其說“替代”不如說“解放”，將人力解放出來。當(dāng)?shù)投说膷徫挥脵C器人替代后，人力成本降低，更好的崗位就會在國內(nèi)涌現(xiàn)。

他強調(diào)，除了關(guān)注是否會“替代人類”，還應(yīng)該注意工業(yè)機器人給工業(yè)數(shù)據(jù)帶來的變革。智能的實現(xiàn)必須通過數(shù)據(jù)，智能化的核心就是基于數(shù)據(jù)的決策。工業(yè)機器人智能化的過程，也是讓工業(yè)數(shù)據(jù)變得更有價值的過程，這才是工業(yè)機器人智能化最大的貢獻(xiàn)。