工业机器人要“有脑子”

    穿上“高科技”的外衣，机器人经常出现在“替代人类”的话题里，让人类心中打鼓。殊不知，在生产线24小时连轴转的工业机器人，却经常被抱怨说“太笨了”“一根筋”“不知变通”。

    “传统工业机器人只能在固定的环境下，依赖精确的重复定位能力从事重复性的工作，还不能适应动态复杂的环境，或者跟人类合作完成同一项工作。”中国科学院沈阳自动化研究所副研究员张华良告诉《中国科学报》。

    随着越来越多的科技人员致力于让工业机器人适用于更多场景、更易用，这一情况正在发生变化。日前，美国一家公司开发出了一种新型芯片。该芯片可以让机器人“思考”如何处理动态场景，并“想象”采取不同动作的结果，最后选择最合适的动作对外输出，以此赋予工业机器人智能。

    实验室中，两个机器人装上芯片后，展现出惊人的团队合作能力，它们结伴同行，时不时传递物品，并试图绕开阻碍物品传递的障碍物。工业机器人走向智能化将会为生产生活带来哪些影响？

    “头脑简单四肢发达”已过时

    工业机器人诞生于上世纪40年代，最初是为了从事高危工作或做人力无法企及之事，比如核燃料处理等。此后，机器人被用于汽车、电子、金属和物流等行业，从事焊接、装配、喷涂、打磨、切割、搬运和分拣等工作。

    中国是工业制造业大国，自2013年起，中国也成为世界最大的工业机器人消费国。一路高歌猛进的工业机器人近期却出现下降态势，高工产研机器人研究所（GGII）的数据显示，今年一季度，中国多功能工业机器人进口量同比下降了29%。与此同时，国家统计局的数据显示，今年前4个月，中国工业机器人总产量较去年同期下滑10%。

    张华良表示，据中国机器人产业联盟发布的2018年中国工业机器人市场信息显示，电子电气设备和器材制造业和汽车行业的需求下降，是导致整个工业机器人市场下降的主要原因。不过销量明显下降的多集中于外资品牌工业机器人，我国自主品牌工业机器人的销量和占比较往年反有提升。

    面对总产量下滑的态势，他认为需引起业界重视，对工业机器人的研发做出调整升级。“比如复杂的编程，很大程度上限制了工业机器人的使用范围，导致工业机器人的应用面较窄。”

    如何寻找工业机器人发展的突破口？张华良表示，应该拓宽工业机器人的应用领域和行业，积极挖掘中小企业的应用潜能。

    梅卡曼德公司创始人兼CEO邵天兰更加简单明了，工业机器人是实现智能制造的关键基础技术。为了工业的发展，赋予工业机器人智能、增加工业机器人应用场景是必由之路。

    “察言观色”还不够

    何为智能？邵天兰举了一个例子。假如家中的空调能够自动根据室内的温度、人数进行调节，当它发现屋里有老人和小孩时，可自动把风调小，而发现室内有几个大汗淋漓的小伙子时，把风力增强，这就说明空调拥有了智能。

    “智能最重要的特征就是感知环境并根据环境状况进行调整。因此，实现工业机器人初级智能最重要的感知能力就是视觉，其次是听觉，其他的感官加起来也没有这两者分量大。”

    他认为，实现机器人的视觉和听觉目标，从硬件上说面临两处挑战：一是传感器，特别是视觉传感器；二是拥有智能决策的算法。

    目前，以视觉、听觉等感觉为代表的研究成为工业机器人研发的热点。但库柏特科技有限公司创始人兼CEO李淼却不这么认为。“尽管，视觉、力控、触觉等传感器研发是‘库柏特’的核心业务，但工业机器人智能化是系统层面的问题。工业机器人是一个多学科交叉融合的产品，它的智能化涉及多方面，不能只关注视觉或触觉。”

    要关注工业机器人的设计，首先要关注原始设计——这决定机器人的能力范围。其次，机器人需要具有决策判断能力，比如当一个乒乓球飞过来时，机器人需要判断来球是上旋还是下旋、正拍还是反拍，攻击发起点在哪里、落点在哪里，这些都要通过感知，之后还要判断它弹起后的状态。经过一系列“思考”后，机器人再去精准执行思考结果，将来球击出。

    你以为结束了？其实还有最后最关键的一步——自省。李淼表示，机器人并不是每次都能将球漂亮击出，也有“失手”的时候，这就需要它在自省中发现问题，吸取教训，进行智能化的自动升级。

    “智”爱工业

    目前，智能化的工业机器人还处于实验室研究阶段，在传统的机器人的基础上“苦练本领”，提高应用性能。

    在一线多年，李淼的感触更具体，他认为，大多工业机器人的研究停留在设计、感知、精准执行阶段，触及机器人决策判断的研究较少，能够把“设计-感知—判断—执行—自省”作为一个闭环研究的团队更是鲜见。

    尽管尚处于设想和研究阶段，但研发人员窥见一斑，足以畅想工业机器人未来的应用场景。

    邵天兰表示，智能化的工业机器人将广泛出现在自动化程度比较低的行业，比如物流等，以及人力密集型行业，比如制衣、制鞋、汽车组装、玩具组装等。

    李淼介绍，他们正在研发一款拣蘑菇的机器人。香菇虽然长在同一个地方，但其花纹不同，需要对其进行分类。以往靠人工分拣香菇，赋予工业机器人“分拣”的视觉后，机器人就能对香菇进行判断。

    工业机器人被赋予更多智能，它的应用范围将更加广阔。“未来，工业机器人的应用场景将会越来越多，日常生活需要的服务机器人、助残机器人、养老机器人等，也会用到工业机器人的技术，但不可否认的是工业机器人目前的主战场在工业领域。”张华良说。

    解放人类劳动

    谈及工业机器人是否会替代人类的工作，张华良表示，在某些层面是一定的。比如工厂流水线上，按品类挑选产品的分拣员、打磨器件的工人、检查产品质量的质检员等均有可能被工业机器人取代。“从积极的角度看，随着人类被工业机器人取代，可以督促人类找到新的就业方向。鼓励人类增加工作技能，拥有更复杂的工作能力，这种转变对人类发展是有意义的。”

    李淼表示，虽然机器人会替代一部分人，但这些工作大多是重复性的、繁重的，甚至有毒有害的体力劳动，与其说“替代”不如说“解放”，将人力解放出来。当低端的岗位用机器人替代后，人力成本降低，更好的岗位就会在国内涌现。

    他强调，除了关注是否会“替代人类”，还应该注意工业机器人给工业数据带来的变革。智能的实现必须通过数据，智能化的核心就是基于数据的决策。工业机器人智能化的过程，也是让工业数据变得更有价值的过程，这才是工业机器人智能化最大的贡献。（来源：中国科学报 卜叶 程唯珈）