前言
由北京市人民政府、工业和信息化部、中国科学技术协会主办,中国电子学会、北京市经济和信息化委员会、北京经济技术开发区管委会承办的2018世界机器人大会于8月15日至19日在北京亦创国际会展中心举行。大会由论坛、博览会、大赛、地面无人系统活动四大板块组成。国际21家机器人组织作为大会支持机构,300多位国内外专家震撼演讲,160多家机器人企业展示最新展品及应用,16个国家4万多名参赛选手参加比赛,2018世界机器人大会为您带来一场机器人领域的饕餮盛宴!
大会论坛于8月16日至18日举行,为期3天的主论坛汇聚来自中、俄、美、德、日、加、韩、以等国300多位业界顶尖专家和企业领袖。18日,与会嘉宾围绕“新兴应用与实践”、“市场前景与投资”展开对话。
第五阶段 新兴应用与实践
主持人:
于海斌
中国科学院沈阳自动化所所长
Paolo Dario:下一个时代是机器人的时代
意大利比萨圣安娜大学教授Paolo Dario表示,比萨圣安娜大学已经在考虑工业5.0的概念,包括循环经济、机器人对各种领域的影响,比如食品、医疗、保健、农业、建筑、教育等等,人的因素也在变得越来越重要,比如物联网以及人联网,穿戴智能设备的人都已经被联网。下一个时代机器人将与互联网共同发展!
Paolo Dario教授还认为,虽然我们已经在专家系统、搜索引擎、数据挖掘系统、自然语言接口等领域取得了成功,但机器人发展依然面临许多问题与挑战,例如如何实现自然的人机互交、如何理解日常场景或如何利用软性材料。今年,我们在《科学机器人杂志》上写了一篇文章,主题为科学机器人的巨大挑战,列出了十大挑战,其中能源也是非常重要的,还有医学机器人,包括人机界面等等,此外就是将软性材料应用到机器人当中,有了这些新的技术,软性机器人的制造变成了可能。他表示:“我们希望未来机器人能够像电影当中一样,现在很多进展实际上都已经实现了。未来是美好的,因为机器人是非常美丽优雅的产品,新的技术能够使我们打造全新的机器人,也能够推动国际合作,这也是世界机器人大会的一个重要目的,未来机器人领域将会有巨大的潜力和发展空间。”
王树新:“刚柔并济”是医疗机器人的核心课题
天津大学副校长王树新介绍,在医疗机器人这一领域,如何更好地将机械的刚性与柔性结合是医疗机器人发展的核心问题。手术机器人如果要做到全柔性应该通过自然腔道进行手术,进入体内操作,器械就是其中非常重要的内容。我们可以看到手术机器人如果做成软镜以后整个刚性和操作的力度、可达性必须统筹考虑,起到主要作用的还是整个结构的设计。
王树新表示,整个操作过程当中,人肯定要在那里操作,实现进入体内完成整个手术的过程,但必须要看到稳定性、精度和柔顺性等等问题。这就涉及到一个核心要素,就是软和硬的问题,应该如何匹配和实现。
对此,他介绍,我们做的主要工作就是把材料和结构融合起来,实现刚和柔的转化。我们自己通过一定的比例配置液态金属,然后把液态金属放到结构里面,通过液态金属和温度控制就可以实现相应结构的变化。软态到刚态的转换是非常慢的,演示起来也非常麻烦,我们也运用高分子材料技术,用了一些海绵聚酯材料实现,不是通过电流的办法,而是通过吹蒸汽的办法,很容易地把这种刚态和柔态形成一定的变化,而且响应时间可以达到秒级,这样手术的机械才能真正使用这种结构。王树新教授认为,只有刚柔并济,医疗机器人才能发挥其重要功能,为人类做出更大贡献。
赵杰:对机器人要存有敬畏之心
哈尔滨工业大学机器人研究所所长、国家“智能机器人”重点专项总体专家组组长赵杰表示,国产机器人的发展依然存在许多问题,例如核心零部件的突破并不代表发展的优势,未来不管是中国国产的工业机器人还是国外品牌的机器人,可能成本几乎相差无几。同时,机器人产品出现一些概念化、娱乐化、图表化,很多都是图轰动效应,而缺乏核心技术的积淀,我们要对机器人存有敬畏之心。
赵杰说,全球产业链的布局下,真正寄希望于原先所谓的成本不是我们需要考虑的问题,我们需要做核心零部件是因为需要做到核心技术的自主可控。核心零部件只是机器人的核心技术之一,从基础前沿技术、共性关键技术、核心部件、核心软件、核心器件,甚至工业机器人和应用工艺系统解决方案等等多个方面必须进行全面的突破,而且需要协同发展,这样才能推动我国工业机器人和整个机器人产业的快速发展。
同时,他还表示未来我们完成从市场驱动向技术驱动的转型,价格并不是核心竞争力,只有性能以及创新能力的进一步提升,才能生产出过硬的产品,提高竞争优势。此外,当前机器人产品出现概念化、娱乐化、图表化,很多都是图轰动效应,核心技术是有缺失的,拿服务机器人来说,我们有很好的需求,需求是非常稳定的,这么大的需求一定有产业,中间的产品我们应该好好地做。应该真正静下心来去研究、去开发,实实在在地做些事情,才能够有非常好的技术沉淀。
Heikki Koivo:今天的技术创新要解决明天的市场需求
芬兰阿尔托大学教授Heikki Koivo介绍,智能控制在机器人自适应控制系统中的应用,在机器人垃圾分类系统、自动驾驶汽车以及自动驾驶船舶等领域得到应用。我们来看垃圾分类人工智能,一开始使用的就是神经网络,现在已经进入了深度学习和多层神经网络,深度学习当中有数百万的参数,借助强大的设计师垃圾和环境的变化。今天我们的技术创新,要解决明天的市场需求,才有意义。
Heikki Koivo教授结合传感器分析了产品当中自适应性的应用。他表示,世界各地都安装了垃圾机器人,在芬兰赫尔辛基的垃圾处理是很高效的,第一阶段开始有一个传感器单元扫描垃圾流,第二阶段是控制软件、分析数据、控制机器人,也就是能够将信息传递给机械臂,除了这些信息之外还有一些传感器,通过传感器识别材料、物体,并且进行抓取,都是非常精准的。同时,在中国,去年推出了第一艘电动货船,为什么电动货船那么重要?因为它是未来造船行业的大趋势,要比传统的机械动力使用柴油发电机的设备更容易,也可以保护环境,不会消耗燃油,自动化和计算机控制也更加容易,并且将传感器融合人工智能和增强现实,更好地融入这些船舶当中。安全性也会变得更好,因为船上需要的人更少了”。对于自动化的未来发展,
他认为:“在很多国家包括中国都在朝着这个路线图发展,芬兰不仅有ABB,还有一些其它的公司也在进行研发,也包括岸上的船只情景分析、远程控制和干预,这些都是岸上需要做的事情,包括停泊辅助和冲撞预防系统,也有优化船只控制等等,通过这些技术就可以实现自动停泊,但想实现完全的无人操作的话需要将所有的技术进行整合和完善。当然,最终的目标也是和自动驾驶汽车一样,实现L5自动驾驶,也就是完全的自动化。”
王煜:我们做的3D打印手指,可以抓豆腐
香港科技大学机器人研究院院长、机械及航空航天工程学系教授王煜认为,软体机器人的发展机遇与挑战并存。软体机器人的前景应该是很好的,但道路还是比较长的。3D打印的发展给我们带来了一些机遇,我们可以把不同性能的材料混合起来,最终通过3D打印得到比较复杂的柔性机械手指和机械腿。我们做的是3D打印的手指,可以抓苹果抓鸡蛋抓豆腐,但真正用起来的时候就会有问题,因为这种驱动下还是很柔,把东西抓起来以后希望能够快速移动的时候没有刚性。又要柔又要刚,这种性能在目前的机器人中是很有限的。
他认为,如何定义软体系统的运动、如何从软体当中产生运动以及如何控制都是未来研究的方向。他认为,刚性机器人作为过去几十年来的主要研究路线,尽管已经非常成熟,但对于与人体互动或在一些特定环境下工作依然不完全适用。如果想让机器人做更多的事情,尤其是和环境、和人体进行互动,我们就会发现一个严峻的问题,也就是这些刚体在马达的驱动下惯性非常大,接触到外界就会发生很强烈的冲击,可能会造成不安全,刚体和软体的环境互动也不是那么容易控制。如果用传统的刚体机器人来做新一类的、超出工业机器人需求的话,我们可以看到其所具有的新的性能就不那么容易了。王煜教授认为,机器人与环境及人类的互动将会带来更多的帮助,例如康复、协助老人等。
Alberto Rodriguez:自动灵巧的机器人前景可期
美国麻省理工学院机械工程系副教授Alberto Rodriguez认为,机器人真正像人一样操纵距离我们还有多远,我无法给大家具体的数字和具体的描述,但最后我们肯定能够达到这个目标。要做到真正的操控要复杂得多,现在操控的技术有些相对比较成熟了,有些我们未来需要逐步实现。
Alberto Rodriguez表示,机器人灵活的操控到底是什么?人的角度是一方面,另一方面要看机器人现实的情况。过去几十年机器人的操控是非常精准地,把一个物体从一个地方转移到另外一个地方,工业机器人,也就是物体和机械臂之间的互动,做起来非常精准。人手明显可以做更多的事情,我们可以修复东西和加入东西,机器人距离人手还很远。操控其实是安排这个世界、安排周围物体的艺术。
他介绍,简单的是参数化操纵,也就是和周围环境之间的互动受控程度很高,比如开门或者关门,因为要用门闩来控制,所以动作就非常简单了,周围的环境已经受控了,这就叫做参数化的操控,自动化机器人在这个层面能够做一些事情。下面的就是抓取,抓取这个动作是机器人行业过去一年研究的重点领域。比如物体的拣取,这些东西材料不同、形状不同,可以让机器人去拣什么东西,机器人就会进去把这些东西搅拌一下,仓储也可以使用这样的技术。再就是物品的处理,不仅仅是拣东西,我们希望机器人能够处理一些物体。比如把这个东西拿起来,可能想把它放到某个特定的位置,这也是工作自动化的一部分。最后就是物体的使用,不仅仅是用手抓起物体然后放下,同时还要做装配和工装,接触力度要更加精确,而且要根据不同产品调整接触力度。他表示,装配与工装以及对物料的精准配置将是今后发展的重点,现在还需要一定的技术开发来实现实时的规划与操控。
第六阶段 市场前景与投资
主持人:
Toshio Fukuda
中国科学院外籍院士、
北京理工大学“外专千人计划”特聘教授
罗仁权:洞察市场,才能颠覆创新
台湾大学讲座教授、IEEE工业信息期刊总主编罗仁权表示,现在人们要高智能的机器人,能够自我学习、自己掌握知识,也能够和外界环境进行很好的互动。作为工程师,我们总是想洞察市场,知道我们的客户需要什么,并通过我们市场的洞察来实现颠覆性的创新。所以,我们要把技术的洞察和市场的洞察结合在一起,它们之间的重叠部分就是我们的舒适点。技术、客户体验和可持续的商业模式,会让你盈利。这里,我们一定是以人为中心的,服务机器人尤其如此。
他说,技术一直在向前发展,要想让机器人变得非常智能,需要机器人实现高度自动化,需要多个传感器,就像人一样有眼、耳、嘴等等,必须要把这些东西进行融合。内部需要一个编码器,包括内部和外部的传感器,这样才能感知周围的环境。我们需要对机器人行动路径规划技术进行规划,这样才能让机器人绕过障碍,完成相应的任务,这也使得工业机器人变得更好。这里放了几个支柱,包括物联网、机器人和大数据。机器人不断移动、不断工作,可以产生大量的数据。物联网是实现万物互联,也会产生数以十亿计的数据,利用这些数据再反馈给AI,我们要做的事情就是把物联网和大数据结合起来。现在大家都在谈智能制造,也就是都希望降低成本,能够帮助你的客户创造更多的价值。罗仁权还表示,过去我们更多关注的是劳动力成本,现在人们已经不再关注这个事情了,大家更关注的是如何能够改善价值链,如何能够创造创新的技术,通过技术提高效率,这也是很多国家都在朝着这个方向发展的原因。
Josh Inman:一个关节模组让工厂更加灵活
美国科尔摩根公司全球副总裁Josh Inman表示,我们非常关注那些小型机器人和协作机器人,到现在已经有一百多年的历史了,做马达也有七十多年的历史,同时做无人驾驶、自助导航汽车也有四十五年的历史,我们的机器人的关节模组,可以让我们的客户更快地进入市场,一步到位地适用于协作机器人,节约了时间,降低了能耗,使得产品能够更快地上市。
Josh Inman介绍,我们最大的产品线是伺服电机,它的扭矩能够增加30%,这是可以在市场上找到最好扭矩的产品,有了它就意味着机器人能够举的东西更多,举力也会更大。智能仓库当中装载的卡车在仓库当中不断移动,并在高处挪动东西。我们AGV的扩展性非常强,能够在增加新的车辆时非常容易,通过一个软件平台,无论是用什么样的卡车都可以应用,也就是一个平台能够控制各种各样的小车,这是我们的差异点。我们认为,智能仓库和智能工厂是不一样的,因为这里可以帮助工厂优化工作流程。我们有些产品会进入非常高端的制造工厂,不仅仅是协作机器人,可以帮助工人去做焊接和其它的工作,使得工人的工作更加灵活。比如要改变包装的大小,可以很快调整机器人适应你的需求。
高峰:六足机器人断了一条腿还能走么?
上海交通大学教授,国家973计划首席科学家高峰介绍,一个六足机器人,后台有很多故事,如果断掉一条腿怎么走?这里有很丰富的机械原理研究内容。我们想构造一个框架,也就是一个类脑系统。首先是人机交互部分,针对人的指令和信息现场感知,融合起来以后就叫人机交互部分。其次是机器人的行为,可以分成三个部分组成:四肢到底应该用哪个,运动特征和轨迹特征,这些构成了机器人的行为特征,我们研究的就是人机交互和机器人行为之间的关系。
高峰表示,汉语当中把Robot用机器人来表达非常有意思,机器是由机械组成的装备系统;人,很好理解,我们都是人,但是这两个词放在一起就非常奇妙,它是机械系统,但有类人的行为。智能的机器人和人工智能是有很大区别的,因为机器人表达的是行为智能,不是思维,不是语言,也不是视觉;行为要智能,所以机器人这个词含义非常丰富。
他介绍,机器人的控制系统应该怎么设计,腿式机器人和轮式机器人的区别是什么?轮式机器人有方向盘和轮驱动,通过这两个自由度来控制。腿式机器人则不同,虽然知道环境的信息,但无法告诉机器人腿怎么动,六条腿有十八个电机,六条腿就无法确定哪条腿要动,腿式机器人必须要智能才能使用。而应该如何设计呢?基底层有Linux系统,上面又有RUS系统,主要是解决通信问题,再往上就是需要Browse系统,如何腿式机器人没有Browse系统就是无法使用的。
高峰还介绍,人机交互是人给指令,自律就是机器人自主,二者协同是由机器人从现场把信息通过网络传到人,人感知到了就要做决定,告诉机器人要做什么,通过这种方式再传回来。我们用的几个中文词叫做知和行、行和知,最后执行还是要靠机器人自主完成。
Anthony A Maciejewski:为何要“为失败而进行设计”?
美国科罗拉多州立大学教授Anthony A Maciejewski表示,“为失败而进行设计”看起来有点蹩脚,我们都希望花更多的时间创造可靠的产品,但是我们必须要考虑如何在设计机器人的时候把失败考虑进来,任何系统当中设计必须要有一定的错误容忍度,也就是设计当中加入一些额外的环节,保证如果主零件出了问题总有一些额外的部件,可以保证其正常运转。
Anthony A Maciejewski介绍,机械臂的设计是遵循某些模式的,设计的时候要考虑未来要做什么动作。可以看到如果一个机器人只是在二维的空间拣东西,只需要二维的自由度就可以了。如果考虑到它的转向,就需要加上一个关节,也就是三个关节。考虑到整个空间定位的话就需要再加一个关节,而且这个关节和之前的三个关节是不太一样的,除了X轴Y轴之外还有Z轴。现在大多数的机器人要想完成协同工作的话至少要有六个自由度,这也是这些任务所需要的。
他还说,容忍失灵控制系统其具有固有的特点,不要用传统的方法来想这件事,传统的方式就是找到了失灵方式再找解决办法来解决这个问题,我们要做的是预测这些最差的情况出现该怎么办,设计的时候要保证没有哪个关节是真正的关键关节,这样的话就可以保证绝对的安全。
马清海:以一流的气动技术、助力中国智能制造发展
SMC(中国)有限公司总经理马清海:气动元器件是工业自动化的基础元器件,特别是进来整个中国企业提质增效、转型发展的需要,加上劳动力人口的减少,气动的需求特别旺盛,也给我们提供了很多商业机会。我们将气动产品和气动技术与机器人产业相关联,支持机器人产业的健康发展。
马清海表示,机器人产业发展不可欠缺的一个核心零部件。SMC以气动支持为主,未来可能发展气电融合,随着电动技术的不断发展,电动成本的不断降低,也可以得到广泛的应用。SMC在不断进行电动执行气的研发,机器人产业当中还有很多精密控制的需要。另外一项新的技术就是无线阀导技术,以前有些控制的配线都是由线连接,包括电控柜、气控箱,调试安装也很费工时,最近两年致力于阀导技术,很多配线的安装空间、安装工时会大幅度减少。
马清海认为,机器人产业任重而道远,机器人当中核心零部件,减速器、伺服,70%-80%还是要依赖于进口。据我所知,机器人当中讲伺服、减速器应该占到成本的70%以上,国产装备距离世界先进水平还有较大差距。前端机械臂方面,SMC致力于整个中国市场,致力于中国产业自动化的发展,不断更新我们的技术为机器人产业的发展作出更大的贡献。
高峰对话:中国人工智能与机器人投资机遇与价值
嘉宾主持
王田苗
北京航空航天大学教授、
机器人研究所名誉所长、
IEEE机器人与自动化北京大区主席
高峰对话环节中,六位嘉宾在北京航空航天大学教授、机器人研究所名誉所长、IEEE机器人与自动化北京大区主席王田苗的主持下,就“中国人工智能与机器人投资机遇与价值”展开了精彩的讨论。在对话中,王田苗向六位嘉宾提出问题,年轻人决定创业,会更倾向于以下五个领域中的哪一个:人工智能在医疗方面的服务,智能汽车和无人驾驶,家庭型服务机器人,工业物联网,和可穿戴式的信息交互感知。
苏州大学教授孙立宁说,按照其专业爱好,会选择人工智能的医疗服务,然后是家庭型服务机器人和无人驾驶。中瑞福宁机器人有限公司董事长刘倩也表示会选择人工智能的医疗服务、养老服务及工业物联网。国投创新董事总经理、合伙人王世海则从单独的个体创业者角度,不建议进入智能汽车和无人驾驶领域,他认为这一领域最终还是会回归到大的厂商或者是大的零部件供应商。上海荷福人工智能科技集团副董事长刘威鑫表示赞同,虽然这五个领域都是好方向,但在他看来,智能驾驶和可穿戴设备更适合巨头,医疗服务机器人和工业物联网恰恰相反,这两个领域都有纵深,创业者可以找到一个细分领域切入进去,在过程中通过迭代把一些最关键的技术换代更新。明势资本创始合伙人黄明明从明势资本的战略布局出发,表示针对中国医疗优质医生和广大病患供需不平衡的客观情况,会倾向于选择进入医疗行业。百度风投CEO刘维则在对话中表示,他相信中国智能机器人领域有一批非常优秀的公司,不管估值高低,他都会选择坚决地布局。