彎道超車(chē)的可能

　　在傳統(tǒng)機(jī)器人上與國(guó)際公司的差距，迫使中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)者將目光投向“互聯(lián)網(wǎng)+”，并從中尋找彎道超車(chē)的可能。專家表示，國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人與國(guó)外差距較大，要實(shí)現(xiàn)追趕，可以加快智能化布局，將機(jī)器人與IT技術(shù)、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、人工智能等深度融合，在下一代機(jī)器人發(fā)展上占領(lǐng)先機(jī)。

　　除了從互聯(lián)網(wǎng)方面入手外，機(jī)器人企業(yè)還需考慮一下新趨勢(shì)下的技術(shù)要求所創(chuàng)造的彎道超車(chē)機(jī)會(huì)。

　　歐盟第七框架計(jì)劃歸納出下一代機(jī)器人的核心特征：安全、自主的“人—機(jī)器人—物理世界”的交互，并給出了其所包含的7方面共性關(guān)鍵技術(shù)：柔順機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)認(rèn)知、交互式控制、人類行為的學(xué)習(xí)與理解、反應(yīng)式行為產(chǎn)生、適應(yīng)人的任務(wù)規(guī)劃、安全技術(shù)。

　　2013年4月德國(guó)推出的工業(yè)4.0計(jì)劃中指出：智能工廠、智能生產(chǎn)是第四次工業(yè)革命的主題，而這種“智能”的物理實(shí)體就是機(jī)器人，通過(guò)智能機(jī)器人、機(jī)器設(shè)備以及人之間的相互合作，提高生產(chǎn)過(guò)程的智能性。

　　在這種共同要求下，機(jī)器人和人之間就產(chǎn)生了一種新的協(xié)同需求。如表1所示：

　　這就要求機(jī)器人具備“與人共融”的技能，其核心特征是：人機(jī)同一自然空間、機(jī)器人與人自然交互、配合人的需求、學(xué)習(xí)人的技能、與人協(xié)調(diào)互補(bǔ)、確保人機(jī)物安全。而對(duì)于機(jī)器技術(shù)則有以下需求：

　　其一是行為合作的機(jī)器人機(jī)構(gòu)與本體技術(shù)。傳統(tǒng)機(jī)器人的關(guān)節(jié)，一般為剛性機(jī)構(gòu)，由這種剛性傳動(dòng)構(gòu)成的機(jī)器人系統(tǒng)在與人合作時(shí)存在嚴(yán)重的安全隱患，因此，研發(fā)具有本質(zhì)安全性的柔性機(jī)構(gòu)是保證人-機(jī)器人合作首先需考慮的問(wèn)題;同時(shí)，利用新的輕型材料代替現(xiàn)有的機(jī)器人鋼鐵結(jié)構(gòu)，也是提升機(jī)器人本體性能和與人共融時(shí)安全性的關(guān)鍵技術(shù)。此外，現(xiàn)有機(jī)器人系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式，多采用電機(jī)、液壓等方式，驅(qū)動(dòng)效率低，這就需要探索全新的驅(qū)動(dòng)機(jī)理，發(fā)展高效安全的驅(qū)動(dòng)裝置。該部分的具體技術(shù)瓶頸包括：靈活操作機(jī)構(gòu)與控制、新型類肌肉驅(qū)動(dòng)與本體材料、柔性驅(qū)動(dòng)與控制、新傳感機(jī)理與器件等。

　　其二是機(jī)器人對(duì)環(huán)境、以及人行為的感知與理解技術(shù)。機(jī)器人理解環(huán)境、理解合作者意圖與需要，支撐安全、協(xié)同、互助工作。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與人在同一物理空間安全共存、緊密合作，機(jī)器人需要具備對(duì)人機(jī)共享環(huán)境、以及合作者需求的實(shí)時(shí)/準(zhǔn)確感知、建模與理解的能力，從而為協(xié)同行為與決策提供依據(jù)。這其中，標(biāo)識(shí)物輔助的人的行為判斷、非結(jié)構(gòu)/動(dòng)態(tài)環(huán)境的數(shù)學(xué)描述與理解、多感知信息的融合理解、仿生視覺(jué)感知與認(rèn)知等均是其面臨的挑戰(zhàn)性技術(shù)。

　　其三是人機(jī)互助優(yōu)化決策與自主學(xué)習(xí)技術(shù)。突破機(jī)器人只能在人為設(shè)定任務(wù)框架下進(jìn)行決策的局限，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的積累、智能發(fā)育。這方面的研究，包括三方面技術(shù)難題：基于人腦智力形成及發(fā)育機(jī)理的類人智能行為建模;知識(shí)的獲取、表示與抽象方法，以及可實(shí)現(xiàn)知識(shí)存儲(chǔ)、更新及在線檢索的智能發(fā)育模型及自主學(xué)習(xí)技術(shù);面向與人共融機(jī)器人平臺(tái)的自主知識(shí)獲取，及人機(jī)智能行為協(xié)同與決策等實(shí)用化技術(shù)。

　　其四是行為方式與安全機(jī)制技術(shù)。解決機(jī)器人在人機(jī)共享環(huán)境下的安全自主行為方式問(wèn)題。與人共融的新一代機(jī)器人，需要工作在日常的、非結(jié)構(gòu)化的、動(dòng)態(tài)的環(huán)境中，此時(shí)機(jī)器人自主行為能力低下的問(wèn)題日益突出。因此，基于對(duì)合作者需求、操作對(duì)象、所處環(huán)境的態(tài)勢(shì)認(rèn)知，研究包括安全行為的實(shí)時(shí)（重）規(guī)劃、確保人機(jī)物安全的剛-柔智能切換控制等自主行為技術(shù)，構(gòu)建人機(jī)協(xié)同時(shí)的安全機(jī)制，對(duì)于發(fā)展新一代與人共融機(jī)器人的行為能力和安全性具有重要的作用。

　　其五是人機(jī)自然交互技術(shù)。研究多模態(tài)人-機(jī)自然交互方法與技術(shù)，突破機(jī)器人只能利用專用設(shè)備進(jìn)行人機(jī)交互的局限。具體包括：非編程的、人-機(jī)器人直接示教技術(shù)，基于語(yǔ)音指令集及機(jī)器人自主識(shí)別的語(yǔ)音交互技術(shù)，基于手勢(shì)/姿態(tài)指令集及機(jī)器人自主識(shí)別的視覺(jué)交互技術(shù)，生-機(jī)-電融合交互技術(shù)，以及人機(jī)多層次指令融合技術(shù)。

　　中國(guó)企業(yè)如能憑借對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的把握，從這些新需求下衍生的技術(shù)細(xì)節(jié)入手，從中把中國(guó)機(jī)器人企業(yè)在產(chǎn)業(yè)中的中下游地位往上拔到中上游，相信對(duì)于中國(guó)機(jī)器人，甚至中國(guó)電子產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，都是一個(gè)質(zhì)的提高。