現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人乃至服務(wù)機(jī)器人發(fā)展得并不理想的原因之一，就是沒有跟人融合在一起，而機(jī)器人發(fā)展的下一個(gè)階段，人機(jī)共融的模式將成為主流，制造服務(wù)將成為新的業(yè)態(tài)。
變“主仆關(guān)系”為“伙伴關(guān)系”的人機(jī)共融機(jī)器人，或是機(jī)器人制造產(chǎn)業(yè)下一個(gè)突破口。
機(jī)器人足球場(chǎng)上，一個(gè)機(jī)器人“隊(duì)員”仰面摔倒在地。只見它兩只腳撐地、腰部發(fā)力，企圖挺著“爬”起來(lái)，笨拙的樣子讓人著急。“好費(fèi)勁啊，還能這樣站起來(lái)。”圍觀的一位小朋友忍不住喊道。
這是《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者近日在2018Robot Cup機(jī)器人世界杯開幕式上看到的一幕。同行的一位記者朋友半開玩笑地評(píng)論說(shuō)：“機(jī)器替代人的事情可以先不用擔(dān)心了。”
“機(jī)器人的發(fā)展還有很多不足。比如現(xiàn)在特別需要的高層建筑擦玻璃機(jī)器人、船舶焊接機(jī)器人、飛機(jī)裝配機(jī)器人等，都還沒有真正實(shí)現(xiàn)。”在同期舉辦的2018國(guó)家機(jī)器人發(fā)展論壇上，中國(guó)工程院院士王天然舉例說(shuō)，不僅工業(yè)機(jī)器人，現(xiàn)如今“大部分服務(wù)機(jī)器人都只是個(gè)玩具”，需要進(jìn)一步尋求技術(shù)上的突破。
在諸多醞釀著突破的領(lǐng)域中，王天然認(rèn)為，變“主仆關(guān)系”為“伙伴關(guān)系”的人機(jī)共融機(jī)器人，或是機(jī)器人制造產(chǎn)業(yè)下一個(gè)突破口。
人機(jī)共融將成為主流
在國(guó)家機(jī)器人發(fā)展論壇的主題演講中，王天然提到，當(dāng)前有相當(dāng)多的勞動(dòng)密集型工業(yè)產(chǎn)業(yè)，一直在喊著機(jī)器換人、黑燈工廠，但實(shí)際上，最終的結(jié)果并不是很理想。
“相當(dāng)多的勞動(dòng)密集型的工作，機(jī)器人未必能夠勝任。”他舉例說(shuō)，富士康公司曾經(jīng)希望用100萬(wàn)臺(tái)機(jī)器人代替人工，但最終發(fā)現(xiàn)，很多工作機(jī)器人代替不了。“此外，包括風(fēng)靡全球的‘再制造’產(chǎn)業(yè)，也都是‘手工作坊’——把發(fā)動(dòng)機(jī)拆下來(lái)、洗凈油污、維修翻新，并沒有現(xiàn)成的規(guī)律可循。”
王天然認(rèn)為，現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人乃至服務(wù)機(jī)器人發(fā)展得并不理想的原因之一，就是“沒有跟人融合在一起”，而機(jī)器人發(fā)展的下一個(gè)階段，“人機(jī)共融的模式將成為主流”，制造服務(wù)將成為新的業(yè)態(tài)。
機(jī)器人走向人機(jī)共融有其必然。當(dāng)前，機(jī)器人主要有工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人三大類。其中，工業(yè)機(jī)器人在3C裝配制造、物流倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)以及農(nóng)副產(chǎn)品制造等領(lǐng)域應(yīng)用最廣；服務(wù)機(jī)器人則在機(jī)器人助理、聊天和陪護(hù)等領(lǐng)域有著很大的市場(chǎng)空間；特種機(jī)器人的主要應(yīng)用市場(chǎng)是智能汽車、無(wú)人機(jī)、醫(yī)療手術(shù)和金融交易決策等領(lǐng)域。
盡管想象空間巨大，但現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人與人們期望值還有很大的差距。中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化所研究員喬紅告訴記者，一方面，機(jī)器人融合了多個(gè)學(xué)科體系，需要整合軟件、硬件等方面的不同知識(shí)，產(chǎn)品開發(fā)非常困難，需要大規(guī)模的研發(fā)團(tuán)隊(duì)和很長(zhǎng)的研發(fā)周期，要進(jìn)入市場(chǎng)就要花更多時(shí)間。另一方面，目前工業(yè)機(jī)器人大多在結(jié)構(gòu)化的環(huán)境中工作，服務(wù)機(jī)器人只能完成一些簡(jiǎn)單任務(wù)，特種機(jī)器人還要依靠遙控完成特定工作。
“有人預(yù)言人機(jī)共融機(jī)器人Cobot從Robot演化而來(lái)，將在2025年以后成為機(jī)器人中的主流，未來(lái)還將衍生出大量新的工作領(lǐng)域，帶來(lái)更大的發(fā)展機(jī)會(huì)。”王天然說(shuō)，Cobot的使命不是取代人，而是響應(yīng)環(huán)境、要靈活、與人合作。“人機(jī)關(guān)系的改變，將成為一個(gè)新的突破。”
人機(jī)共融助力智能制造
在國(guó)家機(jī)器人論壇上，德國(guó)菲尼克斯電氣（中國(guó)）公司副總裁杜品圣在題為《人工智能助力機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展》的演講中提到，在人機(jī)共融機(jī)器人時(shí)代，人工智能將扮演重要角色。
“人工智能是按照人的器官功能，如模擬人的眼睛、耳朵、大腦等機(jī)能進(jìn)行開發(fā)研究，沒有這些，機(jī)器人不會(huì)成為實(shí)現(xiàn)智能制造的有力武器。”杜品圣說(shuō)，在過(guò)去的十年里，人工智能一直在對(duì)制造業(yè)起提升作用。正如德國(guó)人工智能研究中心教授Wahlster所言，如果沒有人工智能，就不可能充分實(shí)現(xiàn)工業(yè)4.0。
杜品圣告訴記者，將智能機(jī)器人應(yīng)用于整個(gè)生產(chǎn)制造鏈，意味著更大范疇上的人機(jī)共融。“未來(lái)的自動(dòng)化制造，不是機(jī)器換人、工廠無(wú)人、機(jī)器造人，而是機(jī)器助人、工廠要人、智能學(xué)人。”他舉例說(shuō)，比如，人同時(shí)操控多個(gè)機(jī)器人協(xié)同工作，可以提高效率、增加靈活性；人與機(jī)器人協(xié)調(diào)互動(dòng)，不僅將提高機(jī)器人的加工精度和加工速度，還能增強(qiáng)機(jī)器人的自學(xué)習(xí)功能。
“未來(lái)，人機(jī)共融機(jī)器人系統(tǒng)，還將進(jìn)一步利用專家系統(tǒng)和最優(yōu)決策系統(tǒng)，開發(fā)新一代智能機(jī)器人。”杜品圣表示。
今年3月，有媒體報(bào)道浙江義烏“世界杯訂單”機(jī)器換人的問(wèn)題，指出工廠并未找到適合中小規(guī)模工廠的柔性換線方案，認(rèn)為“機(jī)器換人后的效率并不明顯”。
“這說(shuō)明僅依靠傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)不能勝任人們對(duì)效率提升的要求，感知型機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人市場(chǎng)潛力巨大。”美的集團(tuán)電機(jī)技術(shù)研究高級(jí)工程師龔黎明認(rèn)為，協(xié)作機(jī)器人以其安全、低成本、易于上手的使用方式和較低的改造成本，特別適用于以小批量、定制化為主的中小型企業(yè)。“長(zhǎng)期來(lái)看人機(jī)協(xié)作是方向，人機(jī)融合機(jī)器人市場(chǎng)潛力巨大。”
關(guān)鍵部件亟待國(guó)產(chǎn)化
在跟上機(jī)器人發(fā)展新趨勢(shì)的同時(shí)，龔黎明提醒，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人目前國(guó)產(chǎn)化率不足30%，大量進(jìn)口自日本和德國(guó)，特別是在成本占比約70%的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制器、減速器三大核心部件上，亟待實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。
“我國(guó)在‘中國(guó)制造2025’戰(zhàn)略中制定了在2020年實(shí)現(xiàn)50%的工業(yè)機(jī)器人國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)，目前來(lái)看，形勢(shì)不容樂(lè)觀。”龔黎明說(shuō)，國(guó)產(chǎn)化的關(guān)鍵是三大核心部件的國(guó)產(chǎn)化，但現(xiàn)在除國(guó)產(chǎn)控制器較為成熟、是機(jī)器人關(guān)鍵核心部件中與國(guó)外差距最小的零部件之外，2017年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)外品牌占據(jù)了中國(guó)交流伺服市場(chǎng)80%左右的市場(chǎng)份額，高端市場(chǎng)國(guó)內(nèi)企業(yè)整體份額不足10%；國(guó)產(chǎn)品牌減速器占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)不到20%。
“我國(guó)低水平重復(fù)建設(shè)的隱患初步顯現(xiàn)，小、散、弱等問(wèn)題仍未得到根本改變。”龔黎明告訴記者，除了在機(jī)器人成本結(jié)構(gòu)中比重較大的減速機(jī)、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制器都嚴(yán)重依賴進(jìn)口之外，機(jī)器人的頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)技術(shù)也被發(fā)達(dá)國(guó)家控制，“國(guó)產(chǎn)機(jī)器人并不具備顯著成本優(yōu)勢(shì)”。
關(guān)鍵核心技術(shù)是利器。“發(fā)達(dá)國(guó)家不會(huì)輕易向中國(guó)轉(zhuǎn)移或授權(quán)機(jī)器人核心技術(shù)、專利，我國(guó)機(jī)器人企業(yè)通過(guò)參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定、技術(shù)合作研發(fā)進(jìn)入中高端市場(chǎng)的阻礙還未完全掃除。”龔黎明認(rèn)為，在中美貿(mào)易戰(zhàn)背景下，我國(guó)應(yīng)該看到通信行業(yè)的前車之鑒，在制備預(yù)案的同時(shí)，正視我國(guó)在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的問(wèn)題，認(rèn)真發(fā)展國(guó)產(chǎn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。
摘自《中國(guó)科學(xué)報(bào)》
