作為當(dāng)前科技變革最重要的領(lǐng)域之一，機(jī)器人的發(fā)展將對人類社會的生產(chǎn)模式和生活方式產(chǎn)生深刻影響。

RoboCup機(jī)器人世界杯中國賽賽場，西安高新第一中學(xué)的學(xué)生正在參賽

“過去40億年中，生命都是按照有機(jī)化學(xué)規(guī)律而演變的。人工智能和計算機(jī)的出現(xiàn)，改變了這一規(guī)律。也就是說，我們可以用人工智能和計算機(jī)來設(shè)計一種無機(jī)的智慧生命，而機(jī)器人就是一種無機(jī)智慧生命的代表?！敝袊こ淘涸菏?、中國自動化學(xué)會理事長鄭南寧在近日舉行的2019國家機(jī)器人發(fā)展論壇開幕式上如是說。

作為當(dāng)前科技變革最重要的領(lǐng)域之一，機(jī)器人的發(fā)展將對人類社會的生產(chǎn)模式和生活方式產(chǎn)生深刻影響。

按照需求劃分，機(jī)器人可分為工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人和特種機(jī)器人。2016年我國機(jī)器人“十三五”規(guī)劃公布，其中提出的主要發(fā)展方向，就包括加強基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研究、推進(jìn)工業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用示范、加大機(jī)器人職業(yè)培訓(xùn)教育力度等內(nèi)容。

從本次論壇上全國各地專家的交流中不難發(fā)現(xiàn)，我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正朝著既定的發(fā)展方向前進(jìn)，但在實際操作過程中，還存在一系列問題有待解決。

服務(wù)機(jī)器人市場現(xiàn)狀：

需求巨大 仍待成熟

在大會主論壇上，中國科學(xué)院自動化研究所研究員侯增廣以康復(fù)機(jī)器人為例，指出服務(wù)機(jī)器人在國內(nèi)擁有大量的市場。“康復(fù)科室的綜合性很強，中風(fēng)患者、脊椎損傷患者和神經(jīng)損傷患者都有康復(fù)需求。心腦血管、腫瘤、肢體骨折等住院患者也有相當(dāng)一部分需要康復(fù)治療?！?/p>

侯增廣指出，如何將生物智能與機(jī)器智能融合，是機(jī)器人技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，也是康復(fù)機(jī)器人研究者需要解決的問題?！翱祻?fù)機(jī)器人在中國存在很大的市場。但起步較晚，還缺乏成熟的、市場普遍認(rèn)可的產(chǎn)品。”

因此，基于人機(jī)交互的控制研究將是未來康復(fù)機(jī)器人發(fā)展的一個重要主線。

幸運的是，國內(nèi)已有一些研究者在交互領(lǐng)域進(jìn)行嘗試。

電子科技大學(xué)自動化學(xué)院教授程洪在分論壇上向聽眾介紹了其所在團(tuán)隊多年來在外骨骼機(jī)器人方面的研究成果。

程洪表示，以往用于康復(fù)治療的外骨骼機(jī)器人僅通過單純的運動協(xié)作對穿戴人進(jìn)行動作訓(xùn)練，但無法感知和分析穿戴者受到的壓力。其團(tuán)隊研發(fā)的認(rèn)知云外骨骼機(jī)器人則能通過感知、評估和增強穿戴者與機(jī)器人組成的混合系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)知協(xié)作。

這類人機(jī)交互智能轉(zhuǎn)化的研究成果離不開人工智能系統(tǒng)的發(fā)展，人工智能與不同的醫(yī)療場景相互疊加，未來的應(yīng)用方向也愈加廣闊。

除了康復(fù)機(jī)器人，為老齡化群體提供幫助的護(hù)理機(jī)器人也是一類典型的服務(wù)機(jī)器人。北京航空航天大學(xué)機(jī)器人研究所所長、教授陳殿生指出，有別于工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計思路，服務(wù)機(jī)器人應(yīng)使用柔軟、安全的材料，更注重實現(xiàn)自然的人機(jī)交互。

但即便是讓機(jī)器人為老人翻身，也需要程度極高的靈巧操作技術(shù)?！澳壳凹夹g(shù)難題沒有攻克，產(chǎn)業(yè)還在培育階段，使用剛性結(jié)構(gòu)的護(hù)理機(jī)器人存在應(yīng)用性差、成本高等問題?！标惖钌硎?，這意味著掌握人機(jī)自然交互和機(jī)器學(xué)習(xí)與智能控制之外，如何讓機(jī)器人學(xué)會感知和理解環(huán)境、研發(fā)出剛?cè)?a href="http://www.delux-kingway.cn/tags/耦合/" target="_blank">耦合的結(jié)構(gòu)也是研究者面臨的問題。

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展方向：

柔性靈活 逐步下沉

實際上，不僅是服務(wù)機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人在商業(yè)化路上，也迎來了人機(jī)協(xié)作的新階段。

abb集團(tuán)亞洲、中東及非洲區(qū)總裁顧純元在論壇發(fā)言時指出，機(jī)器人與人類的關(guān)系經(jīng)歷了競爭、共存、協(xié)作和共事四個過程。與傳統(tǒng)的人機(jī)隔離工業(yè)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人是帶有柔性自動化特點、能夠與人類并肩合作的典范。

顧純元還提到，因為設(shè)計、安裝和調(diào)試的負(fù)擔(dān)比傳統(tǒng)系統(tǒng)少，協(xié)作機(jī)器人更易部署和使用，這也是未來降低中小型企業(yè)自動化門檻的重要舉措。

“工業(yè)機(jī)器人作為高端裝備，是制造業(yè)皇冠上的一顆明珠?！辩笫悄芸萍加邢?a target="_blank">公司CTO韓峰濤表示，目前在國內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域其實并沒有大眾想象得那么多。

據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)機(jī)器人出貨量較多的行業(yè)包括汽車、3C（電腦、通信和消費電子）、金屬加工、橡膠/塑料工業(yè)加工等。這意味著，還有許多行業(yè)沒有工業(yè)機(jī)器人參與其中。

“機(jī)器人的高低端程度是按照應(yīng)用的市場級別來區(qū)分的。一個僅在汽車廠做搬運的機(jī)器人，因為其所處行業(yè)較為高端，所以費用也會比較貴?！表n峰濤解釋，隨著具有搬運功能的機(jī)器人逐步下沉到其他行業(yè)，從高端裝備向?qū)I(yè)自動化設(shè)備轉(zhuǎn)移，勢必會面臨成本降低的問題。

不論所處領(lǐng)域如何，其發(fā)展都會經(jīng)歷超額利潤期、平臺期和下降期。在韓峰濤看來，國內(nèi)的工業(yè)機(jī)器人紅利期已過，企業(yè)在發(fā)展大潮中需要找到自己的方向。

但這并不意味著低端設(shè)備和高端設(shè)備存在沖突。

“目前采用的工業(yè)機(jī)器人只能夠說是一個可變通的專業(yè)設(shè)備，上百臺機(jī)器人可以合作焊接一輛車，但卻無法組裝一把非常簡單的椅子?！?/p>

低端領(lǐng)域的高端應(yīng)用，是未來需要解決的問題。韓峰濤提到，在從未使用或很少使用機(jī)器人的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，面臨著勞動力短缺、人力成本增加等現(xiàn)狀。但機(jī)器人無法勝任在人看來很簡單的任務(wù)，這恰恰是機(jī)器人領(lǐng)域的研究難題。

對較少使用機(jī)器人的行業(yè)來說，機(jī)器人的到來并非搶走人類的飯碗。顧純元指出，在醫(yī)藥、食品飲料等品類多、空間小、靈活度要求高的領(lǐng)域，機(jī)器人可以代替人類完成重復(fù)性、繁重或危險的工作，而最需要柔韌性和靈巧度的工作，則由人類去完成。

機(jī)器人教育路在何方：

培養(yǎng)興趣 組織協(xié)同

此次論壇在浙江紹興柯橋區(qū)舉辦，與論壇活動一同進(jìn)行的，還有RoboCup機(jī)器人世界杯中國賽。來自國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校的3000多名師生匯聚賽場，就機(jī)器人足球、機(jī)器人救援、機(jī)器人格斗等項目展開角逐。

從連年舉辦的賽事和逐年擴(kuò)大的規(guī)模不難看出，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對青少年教育的影響愈發(fā)強大。作為科學(xué)教育的一部分，機(jī)器人大賽可以幫助學(xué)生理解機(jī)器人操作原理、增強動手能力、領(lǐng)悟人機(jī)交互魅力，其影響不言而喻。

在賽場上的多名指導(dǎo)教師告訴《中國科學(xué)報》，目前以學(xué)校為單位參加機(jī)器人競賽的，大多在賽前以社團(tuán)、興趣小組等形式選拔和培養(yǎng)選手。也有一些隊伍由民辦教育機(jī)構(gòu)和當(dāng)?shù)乜萍拣^等組織聯(lián)合指導(dǎo)。

不論是大學(xué)、中學(xué)還是小學(xué)，已經(jīng)有越來越多的學(xué)生對機(jī)器人展露出濃厚的興趣，不少參賽選手處于低齡階段。但在一些帶隊教師看來，目前的機(jī)器人教育面臨著缺乏專業(yè)指導(dǎo)、沒有教學(xué)大綱或標(biāo)準(zhǔn)可循等問題。

在中科院自動化研究所研究員劉希未看來，機(jī)器人教育是科學(xué)教育的分支之一，而科學(xué)教育不適合做一個一刀切的課程標(biāo)準(zhǔn)，但的確需要有一個框架性的綱要進(jìn)行引領(lǐng)和指導(dǎo)。

比如美國針對科學(xué)教育設(shè)定的框架體系，可以詳細(xì)到每個學(xué)齡段要掌握哪些具體的概念，對交叉領(lǐng)域涉及到的知識點也有相應(yīng)的概括，包括需要學(xué)生掌握什么樣的技能?！暗趪鴥?nèi)并沒有類似的文件，整個行業(yè)一直都在摸索?！眲⑾Ｎ幢硎?。

“還是需要整個行業(yè)的一個大討論，應(yīng)當(dāng)讓政府組織行業(yè)中的各個成員進(jìn)行溝通，而不是政府單方面或者只跟某一家企業(yè)商討一個標(biāo)準(zhǔn)?！眲⑾Ｎ刺寡?，這個問題確實較為棘手，而且標(biāo)準(zhǔn)確立之后，還需要考慮伴隨技術(shù)進(jìn)步常變常新。

“跟傳統(tǒng)教育不同，這意味著科技教育需要有多樣化的選擇，提供給不同需求的學(xué)校，讓有不同興趣的學(xué)生有選擇的余地?！眲⑾Ｎ幢硎荆Ｍ磥韲鴥?nèi)有更多的創(chuàng)新型機(jī)器人企業(yè)嶄露頭角，為機(jī)器人教育事業(yè)提供引領(lǐng)型的、具有中國特色的幫助。