為什麼要發展機器人

　　renleiyijingjinglilediyicigongyegemingdaodisancigongyegeming，congfamingzhengqijidedonglidaodiercigongyegemingdedianli，daojintianxinxishidaijisuandesuanli。zaizheyangdedabeijingxia
，zhinenghuashidaiyingyunersheng
，zaigongye、農業
、國(guo)防(fang)等(deng)各(ge)個(ge)領(ling)域(yu)，智(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人(ren)都(dou)發(fa)揮(hui)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)。機(ji)器(qi)人(ren)的(de)出(chu)現(xian)比(bi)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)概(gai)念(nian)提(ti)出(chu)還(hai)要(yao)早(zao)，最(zui)早(zao)在(zai)東(dong)漢(han)時(shi)期(qi)，中(zhong)國(guo)發(fa)明(ming)的(de)指(zhi)南(nan)車(che)就(jiu)是(shi)今(jin)天(tian)的(de)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)。應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)上(shang)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)則(ze)是(shi)在(zai)1978年首次發明的PUMA機器人，從工業機器人到特種作業機器人，到服務機器人和無人係統，進入了發展高峰期。

　　機器人在國民經濟主戰場發揮著重要作用

，近幾年國家在大型艦船、軌道交通設備、航空航天設備
，特別是新能源汽車上
，已經廣泛應用機器人來進行加工、焊接、打磨
、拋光
、測量、噴塗等工作，機器人已經成為製造強國的重要工具。

　　機器人在工業製造，特別是在民生類重大基礎設施建設，以及危險、惡劣的環境等都發揮著重要作用。機器人也成為工程、基礎設施、重大設施中不可替代的作業工具。

　　機器人近幾年正在進行製造業轉型升級
，“機器換人”解決製造企業的痛點和難點問題。一是老齡化
、招zhao工gong難nan
，特te別bie是shi新xin冠guan肺fei炎yan疫yi情qing以yi後hou，如ru果guo工gong廠chang是shi自zi動dong化hua複fu工gong複fu產chan很hen快kuai
，如ru果guo工gong廠chang不bu是shi自zi動dong化hua就jiu很hen慢man。二er是shi隨sui著zhe人ren類lei對dui產chan品pin要yao求qiu越yue來lai越yue高gao，一yi個ge產chan品pin可ke能neng有you上shang千qian道dao工gong序xu，很hen多duo工gong序xu如ru果guo靠kao人ren工gong完wan成cheng，在zai周zhou期qi短duan的de情qing況kuang下xia難nan以yi完wan成cheng，這zhe時shi機ji器qi人ren就jiu得de以yi發fa揮hui重zhong大da作zuo用yong。基ji於yu以yi上shang幾ji點dian，機ji器qi人ren在zai這zhe幾ji年nian發fa展zhan迅xun速su。

　　國內外機器人的應用現狀

　　世界各個發達國家紛紛推出機器人戰略，機器人成為全球智能製造的競爭高地。如美國國家機器人計劃2.0，德國工業4.0戰略

，中國智能製造發展戰略，日本機器人新戰略。

　　美國機器人戰略重點是發展機器人的協作與交互以及發展製造業機器人和軍用機器人。

　　德國重點是在智能製造，推進製造業的轉型升級，提供更多的機器人助老助殘服務。

　　日本的戰略規劃中發展工業機器人、護理機器人、醫療康複機器人是他們的重點。

　　歐洲是農業發達地區
，焦點集中在農業機器人、社會服務機器人等。

　　中國則全方位開發，在製造業、服務行業
、特種、探險、空天、無人係統等領域都在發展各種類型的機器人。

　　在這樣的大背景下
，國家在智能製造、人工智能
、機器人強國上都對機器人提出很高要求，機器人已經成為應用的載體。

　　開發機器人遇到哪些關鍵技術

　　機器人定義非常多，最早機器人就是機械化
、自動化裝置。從廣義來說
，機器人涵蓋了機械、材料
、電氣、自動控製、計算機
、網絡通信
、人工智能等，是綜合性交叉領域。

　　從機器人核心技術看，機器人主要是機器人環境感知
，機器人本體機構
，機器人路徑規劃、優化調度、學習和執行任務的控製係統。

　　機器人從用途角度分有工業
、農業、醫療等。從結構上分，還可以分為人形
、雙足、固定等。從空間上分
，還可以分為陸地
、空中等。

　　近幾年

，機器人的發展主要還是集中在工業製造。一是其中90%都在新能源汽車、傳統汽車製造上，例如采用無人化作業機器人，在噴塗、裝配工藝上發揮重要作用。二是水下機器人，比如潛水探測，深海探測。三是空間機器人，已經成為探索月球、火星等外層空間的重要工具。四是陸地機器人

，主要集中在特殊行業、無人駕駛等。

　　機器人主要包括四個關鍵技術
，一是感知係統

；二是決策係統；三是執行係統；四是運動控製。

　　從控製角度來說，是一個閉環的反饋控製係統，從感覺識別，到決策規劃
，到控製執行，到人機交互等。

　　近(jin)幾(ji)年(nian)
，機(ji)器(qi)人(ren)的(de)發(fa)展(zhan)迅(xun)速(su)得(de)利(li)於(yu)多(duo)學(xue)科(ke)交(jiao)叉(cha)融(rong)合(he)。人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)促(cu)進(jin)了(le)機(ji)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan)，機(ji)器(qi)的(de)發(fa)展(zhan)促(cu)進(jin)了(le)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)的(de)推(tui)進(jin)。機(ji)器(qi)人(ren)平(ping)台(tai)比(bi)較(jiao)多(duo)，工(gong)業(ye)、飛行、移動、醫療、海洋
、空間等，應用領域也很廣泛。在製造
、物流
、醫療、生活
、海洋等各個領域發揮重要作用並凸顯成效。

　　機器人在航空製造和裝配上，在智慧農業、智慧采摘
、空間探測、深海探測
、科學考察上都有長足的發展。智能服務機器人是未來的發展方向，產業化非常大，無論是助老助殘、醫療、康複等都需要機器人的廣泛應用。

　　近(jin)幾(ji)年(nian)發(fa)展(zhan)比(bi)較(jiao)好(hao)的(de)是(shi)醫(yi)療(liao)機(ji)器(qi)人(ren)，這(zhe)些(xie)機(ji)器(qi)人(ren)在(zai)微(wei)創(chuang)手(shou)術(shu)上(shang)具(ju)有(you)把(ba)控(kong)精(jing)準(zhun)等(deng)優(you)點(dian)。外(wai)骨(gu)骼(ge)機(ji)器(qi)人(ren)則(ze)是(shi)助(zhu)力(li)殘(can)疾(ji)人(ren)康(kang)複(fu)，腦(nao)機(ji)接(jie)口(kou)機(ji)器(qi)人(ren)在(zai)輔(fu)助(zhu)治(zhi)療(liao)腦(nao)癱(tan)及(ji)其(qi)康(kang)複(fu)上(shang)都(dou)起(qi)到(dao)了(le)很(hen)好(hao)的(de)作(zuo)用(yong)。還(hai)有(you)就(jiu)是(shi)特(te)種(zhong)行(xing)業(ye)，比(bi)如(ru)核(he)電(dian)
、空間站的建造、特種作業機器人、防疫機器人等。

　　未來的機器人發展和近十年的挑戰
，歸結起來發展的重點是新材料
、動力。再其次是仿生機器人、模仿人群機器人、集群機器人，以及導航
、社交
、醫療等相關領域。不管怎麼發展，機器人最終的目標是朝著智能化、自主化、協同化方向發展。

　　開發一個機器人要突破哪些關鍵技術，作為機器來說
，除了本體外，一是機器人要具備感知能力，對環境的感知，對自身的感知；二是機器人是運動載體，結構的控製；三是機器人工作過程中要有很好的路徑規劃
，要提高智能化水平，機器人必須要有學習能力，學習是提高機器人水平的不二法門；四si是shi機ji器qi人ren要yao做zuo出chu很hen好hao的de決jue策ce和he控kong製zhi。圍wei繞rao這zhe幾ji個ge方fang麵mian能neng揭jie示shi出chu機ji器qi人ren要yao突tu破po四si大da關guan鍵jian技ji術shu，一yi是shi機ji器qi人ren載zai體ti
，二er是shi機ji器qi人ren感gan知zhi，三san是shi機ji器qi人ren決jue策ce規gui劃hua
，四si是shi機ji器qi人ren運yun動dong控kong製zhi。

　　我們團隊現階段研究最多的是機器人雙目視覺傳感器
，通過雙目視覺傳感器學習模型，可以進行環境估計目標。過去用大量的數學運算、圖像處理

，現在則使用深度學習來搭建架構
，架構好學習模型後，就可以將很多複雜的背景、changjingmubiaoshoujiqilai，weijiqirenchuangjianyigesanweiditu。biru，rangjiqirenduiyigezaluanwuzhangdechanpinyouxiaojinxingtiaoxuan
，shouxianyaoduimubiaojinxingsanweixinxihuoqu
，jinxingtezhengfenxi
、模mo型xing分fen析xi後hou
，對dui目mu標biao進jin行xing三san維wei重zhong構gou
，然ran後hou進jin行xing執zhi行xing指zhi令ling係xi統tong的de編bian輯ji。同tong時shi，還hai要yao為wei機ji器qi人ren生sheng成cheng一yi個ge完wan備bei的de三san維wei重zhong建jian地di圖tu
，為wei其qi提ti供gong三san維wei環huan境jing感gan知zhi
，這zhe樣yang機ji器qi人ren就jiu可ke以yi幹gan活huo了le。

　　機(ji)器(qi)人(ren)第(di)二(er)個(ge)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)是(shi)開(kai)發(fa)感(gan)知(zhi)係(xi)統(tong)，如(ru)何(he)讓(rang)機(ji)器(qi)人(ren)運(yun)動(dong)起(qi)來(lai)。高(gao)性(xing)能(neng)控(kong)製(zhi)器(qi)指(zhi)令(ling)係(xi)統(tong)來(lai)自(zi)感(gan)知(zhi)信(xin)息(xi)
，像(xiang)製(zhi)造(zao)業(ye)裏(li)麵(mian)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)柔(rou)順(shun)控(kong)製(zhi)、機器人視覺伺服控製、機(ji)器(qi)人(ren)智(zhi)能(neng)控(kong)製(zhi)和(he)多(duo)機(ji)器(qi)人(ren)協(xie)同(tong)控(kong)製(zhi)等(deng)。機(ji)器(qi)人(ren)最(zui)基(ji)本(ben)的(de)控(kong)製(zhi)單(dan)元(yuan)關(guan)節(jie)點(dian)可(ke)以(yi)采(cai)取(qu)高(gao)性(xing)能(neng)的(de)電(dian)機(ji)驅(qu)動(dong)控(kong)製(zhi)
，電(dian)機(ji)控(kong)製(zhi)好(hao)後(hou)
，可(ke)以(yi)讓(rang)機(ji)器(qi)人(ren)抓(zhua)取(qu)、shibiedongxi，gengjingzhunwanchengrenwu。qianghuazengqiangxuexijiejuelejiqirenxuexijuecedewenti，shenduxuexijiejuelejiqirenganzhidewenti
，suoyizheliangxiangjishufeichangzhongyao。

　　以前固定的加工製造業機器人隻能機械地執行指令，但強化學習使機器人變得聰明
，讓機器人活起來、有靈魂
，不僅能看懂問題
、識別信息
，而且能夠提煉出一係列的複雜姿態並自行操作。

　　機ji器qi人ren第di三san個ge關guan鍵jian技ji術shu就jiu是shi執zhi行xing任ren務wu。解jie決jue機ji器qi人ren靈ling巧qiao末mo端duan控kong製zhi係xi統tong首shou先xian要yao解jie決jue兩liang個ge核he心xin，一yi是shi運yun動dong學xue，二er是shi動dong力li學xue。通tong過guo規gui劃hua路lu徑jing來lai指zhi揮hui機ji器qi人ren行xing動dong軌gui跡ji
，完wan成cheng各ge種zhong複fu雜za任ren務wu。例li如ru，讓rang機ji器qi人ren組zu裝zhuang大da型xing航hang空kong器qi件jian，通tong過guo不bu斷duan地di迭die代dai學xue習xi使shi機ji器qi人ren進jin入ru更geng多duo場chang景jing讓rang其qi工gong作zuo得de越yue來lai越yue好hao。比bi如ru
，波bo士shi頓dun動dong力li機ji器qi人ren，它ta的de體ti係xi架jia構gou是shi從cong傳chuan統tong的de機ji電dian控kong製zhi係xi統tong到dao力li位wei混hun合he控kong製zhi
，把ba感gan知zhi係xi統tong上shang升sheng到dao機ji器qi學xue習xi，通tong過guo機ji器qi學xue習xi後hou能neng夠gou很hen好hao控kong製zhi步bu態tai，在zai各ge種zhong各ge樣yang的de場chang景jing下xia進jin行xing場chang景jing識shi別bie。這zhe就jiu是shi基ji於yu深shen度du學xue習xi三san維wei感gan知zhi解jie決jue複fu雜za體ti的de結jie構gou控kong製zhi係xi統tong。

　　第di四si是shi控kong製zhi
，操cao作zuo一yi些xie大da型xing控kong件jian也ye可ke以yi采cai用yong這zhe類lei技ji術shu，一yi是shi做zuo好hao協xie調tiao規gui劃hua層ceng
，二er是shi做zuo好hao調tiao度du，三san是shi做zuo好hao運yun動dong控kong製zhi。多duo機ji器qi人ren協xie作zuo的de關guan鍵jian是shi除chu環huan境jing感gan知zhi以yi外wai
，還hai要yao解jie決jue協xie同tong感gan知zhi的de問wen題ti，以yi及ji環huan境jing認ren知zhi，使shi複fu雜za的de多duo個ge機ji器qi人ren能neng夠gou有you條tiao不bu紊wen地di完wan成cheng共gong同tong的de任ren務wu。比bi如ru，未wei來lai的de戰zhan場chang集ji群qun作zuo戰zhan係xi統tong，要yao解jie決jue協xie同tong感gan知zhi、協同規劃、協同控製這三個問題。

　　機(ji)器(qi)人(ren)應(ying)用(yong)最(zui)成(cheng)熟(shu)的(de)還(hai)是(shi)生(sheng)產(chan)柔(rou)性(xing)加(jia)工(gong)製(zhi)造(zao)，產(chan)品(pin)更(geng)新(xin)換(huan)代(dai)就(jiu)是(shi)重(zhong)新(xin)組(zu)合(he)
，將(jiang)軟(ruan)件(jian)更(geng)新(xin)並(bing)下(xia)載(zai)到(dao)分(fen)布(bu)式(shi)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，完(wan)成(cheng)多(duo)機(ji)協(xie)同(tong)調(tiao)度(du)的(de)生(sheng)產(chan)線(xian)的(de)柔(rou)性(xing)控(kong)製(zhi)。一(yi)是(shi)抓(zhua)本(ben)體(ti)機(ji)構(gou)，二(er)是(shi)抓(zhua)感(gan)知(zhi)智(zhi)能(neng)，三(san)是(shi)抓(zhua)規(gui)劃(hua)決(jue)策(ce)智(zhi)能(neng)，四(si)是(shi)抓(zhua)智(zhi)能(neng)控(kong)製(zhi)。同(tong)時(shi)

，機(ji)器(qi)人(ren)聯(lian)網(wang)以(yi)後(hou)
，還(hai)要(yao)發(fa)現(xian)病(bing)毒(du)、剔除病毒，然後重構控製係統。抓住以上幾點就可以解決製造問題、航空問題、物流問題
、醫療問題、家政問題等。

　　我們團隊在智能製造方麵做了一些工作。

　　用機器人打造智能製造

，首先要建立體係架構，離不開上下料、焊接、拋光、檢測、搬運等技術。我們開發的新能源汽車焊接，艦船焊接
，都是由機器人來完成。比如，醫用口罩
、疫(yi)苗(miao)生(sheng)產(chan)速(su)度(du)的(de)提(ti)升(sheng)，都(dou)得(de)益(yi)於(yu)機(ji)器(qi)人(ren)。比(bi)如(ru)疫(yi)苗(miao)
，一(yi)是(shi)避(bi)免(mian)感(gan)染(ran)
，二(er)是(shi)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)檢(jian)測(ce)，三(san)是(shi)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)分(fen)解(jie)，四(si)是(shi)機(ji)器(qi)人(ren)罐(guan)裝(zhuang)，五(wu)是(shi)機(ji)器(qi)人(ren)打(da)包(bao)。還(hai)有(you)飲(yin)料(liao)產(chan)業(ye)，解(jie)決(jue)了(le)視(shi)覺(jiao)檢(jian)測(ce)
、人工裝配等工作
，做到了“機器人換人”。

　　除工業製造外
，機器人更多是在重大工程上發揮著重要作用。如複雜電力、重大基礎設施維護，大型隧道以及大型基礎設施建設，包括采礦

、石化
、冶金等行業。近幾年有大量機器人進入到危險惡劣環境中作業。

　　jiqirenzaizhongdayiqingfangkongshangyefahuilezhongyaozuoyong。yiqingfashengyihou
，gedagongsikaifalebutongdejiqiren，gaoduanshoushujiqirendengfazhanxunsu。lingwaishizhinengwurenxitong，rukongzhongwurenxitong、水下無人係統，解決各種複雜場景下的應用。包括城市作戰、森林作戰
、深海作戰等。近幾年
，各個國家都在發展無人作戰係統，如軍用係統，包括空天陸海協同係統。

　　機器人未來發展趨勢

　　機器人近幾年發展突飛猛進，主要提升自主性。

　　今天的機器人依然是1.0自動化係統或2.0shuzihuaxitong，weilaiyaobarengongzhinenghexinjishuqianrudaojiqirenxitongli，yejiushizhinengxiezuojiqiren
，barengongzhinengjishurongrudaojiqirenli。biru，renzhizhinengjishu、協同群體智能這兩個關鍵點，把機器人的記憶、感知、行動設計成像人類大腦一樣的智能自主網絡控製係統，強調人型機器人的感知智能
、行為智能和認知智能，使機器人具有自主識別和操作的能力。

　　機器人在智能製造上發揮著更大的作用

，一是解決小批量、定製化
；二是無人工廠的發展；三是無人駕駛
；四是智能網聯的發展；五是人機協作的機器人。

　　zhinengjiqirenzairengongzhinengyujiqirenshenduronghejishushangkeyiguinaweijidian，yigeshiganzhizhineng，yigeshirenzhizhineng
，yigeshijuecezhineng，yigeshikongzhizhineng。

　　機器人未來發展趨勢可以歸納為幾點，一是網絡化，二是自主化，三是協作化，四是靈巧化。

　　機器人的頂層設計要做到有規劃、有標準，以及創建強大的機器人研發隊伍，這樣才能把機器人做好。