机器人产业在新兴应用的挑战与实践

来源：高科技与产业化

作者：萧飞鱼

当前，全球面临的新一轮变革，尤其是互联网、大数据、人工智能的迅猛发展， 为机器人产业创新变革提供了重要动力，大量新技术、新产品、新模式持续涌现。

2018 年，中国电子学会发布了《机器人十大新兴应用领域（2018-2019 年）》，根据近年来机器人科技与产业发展态势筛选出的十大新兴应用领域。那么，机器人技术在现实世界新兴应用中遇到了哪些挑战？未来路径走向何方？近日，多位专家探讨了这一话题。

呼唤核心技术研发

“今天我们处在一个新的机器人时代，现在我们发现机器人和人的距离越来越近。机器是自主自治的，可以应对很多挑战，同时还是需要人类的认知干预，这在很多情况下都是常态。我们要超越这些工业机器人，但还是需要超越这些处于结构化的环境。”美国斯坦福大学教授、国际机器人研究基金会主席Oussama Khatib 指出。

随着技术进步，过去的五到十年当中人工智能技术发展迅速，AlphaGo 击败李世石，工业机器人领域也实现了机器学习的应用。

德国慕尼黑工业大学机器人研究所所长Sami Haddadin 说：“现在我们希望让更多的机器和数据计算都更好地融合在一起，不光是做编程，要让机器人有更多的能力；不光是用大数据，而且要用机器人做新的工作。机器人进行学习以后可以比人的表现更好，也是机器算法和机器人学习的第一步。我们将会进入一个新的时代，就是机器人和人工智能的结合。”

Oussama Khatib 认为，机器人将有很多的应用场景，比如服务领域、工业领域，但所有的这些应用都有一个共同点，那就是要有共同的核心研究。

Oussama Khatib 说：“相关的研究涉及了很多的领域，包括设计、材料、传感器开发、规划、控制、推理、评估、感知，我们去做机器人的建模和交互，把接口做出来，然后和人类实现触觉的交互。”

以色列机器人协会主席ZviShiller 提出， 2002 年的时候机器人第一次进入人的家庭，价格不到两百美元。而这就开启了一个新纪元，机器人变得更小、与人类更亲近，智能机器人是未来的趋势。

作为智能机器人，它具有交互性，可能机器人能够与人进行交互，机器人之间也可以进行交互，这些场景的实现，依赖于人工智能和机械学科的发展。

“机器人在软件和硬件上都需要智能，因为机器人有无限的潜力。当然，我们不需要对人工智能的发展担心，因为它们的能力会让机器人更智能。现在市场已经准备好迎接智能机器人了， 因为已经对智能手机感到厌烦了。”ZviShiller 说。

Oussama Khatib 表示，实现下一代自动化4.0，唯一的办法就是能够提供机器，通过人机合作才能完成。“这些挑战会越来越大，因为我们正好进入了这一领域。人类和机器有很多的控制和建模，可以使用很多机器人学的建模对人类进行模型的建造，然后看如何构建人类的运动， 得到人类在运动过程当中的数据标准，这样就能够通过观察和获得反馈进行建模。”

中国科学院沈阳自动化所机器人实验室副主任、IEEE 机器人与自动化学会副主席刘连庆讲述了自己两岁半的女儿在不断地对一个动作的模仿当中学会了骑自行车和开瓶盖。

“所以输入和输出都是动作，输入和输出的过程当中人是可以获得智能的。这也得到了神经学家的认可。我们的智能应该是分为三个层次：首先是感知，其次是认知，更重要的是行动，所以智能和动作是相关的，有了好的智能就能展示好的动作，相反，有了好的动作能够塑造好的智能。”刘连庆说。

关注人类生命健康

根据《机器人十大新兴应用领域（2018- 2019 年）》的描述，在医疗康复领域，日渐兴起的外骨骼机器人将通过融合精密的传感及控制技术，为用户提供可穿戴的外部机械设备，能够满足永久损伤患者恢复日常生活的需求，同时协助可逆康复患者完成训练，实现更快速的恢复治疗。

与此同时，随着运动控制、神经网络、模式识别等技术的深入发展，外科手术及医疗康复领域的机器人产品将得到更为广泛普遍的应用，真正成为人类在医疗领域的助手与伙伴，为患者提供更为科学、稳定、可靠的高质量服务。但是， 现实中的这一切果真如设想这般美好吗？

国际机构学与机械科学促进联合会副主席Giuseppe Carbone 介绍了关于康复机器人的关键点，特别聚焦在中风病人。“中风是老年人经常出现的疾病之一，很多人都患有中风，欧洲有超过一百多万的中风患者，多数患者一年之后的幸存率都比较高，达到会有75% 甚至80%，但是多数都会有后遗症，所以有必要让他们去做一些康复活动。”Giuseppe Carbone 说。

当前，人口老龄化增加了中风患者的数量， 与此同时人力资源的缺乏、国家医疗体系的资金的缺乏，将会在2060 年没有办法提供足够的资源服务所有的中风病人，因此机器人的应用成为了发展趋势。

Giuseppe Carbone 介绍，他们正在开展一个欧洲的项目，第一阶段通过成本优化的方法解决家庭护理，即使是欠发达国家也可以实现。“现在仍然有些关键问题没有得到答案，其中一个主要问题是安全性，人和人有互动，必须要由安全方式进行，怎么解决仍然是一个没有答案的问题。”

除此之外，如何让病人、医生和理疗师接受新的设备，也是一个需要解决的问题。Giuseppe Carbone 坦承，现在依然需要找到新的方法、新的想法、新的概念、新的范式、新的发展，让机器人康复设备造福这些被疾病困扰的病人。

“这是欧洲的一个自助项目，是线缆驱动的解决方法，没有刚性的部件，可以让安全性得到提高。我们可以继续研究这个角度，实现新的解决方法，比如一千欧元就可以买到这样的设备，然后把它带到家里进行家庭护理和家庭治疗，或者是远程的方式，进行由医生在医院的监测。”Giuseppe Carbone 说。

安全是第一要素

美国机械工程师学会秘书长Thomas Costabile 提出，目前有很多机器人行业从业者在做标准制定， 在这个方面，安全应用和安全设计都应该考虑，“全球背景下我们首先的使命就是保证安全”。

Oussama Khatib 认为，如何确保机器人的安全，怎样带来更真实、更可靠、更安全的支持， 很多方面都和社会的预期有关。同时，机器人产业的各方也需要承担责任，向公众和社会解释清楚如何处理政策问题、如何应对合作与竞争方面的挑战。

俄罗斯机器人协会主席Alisa Koniukhovskaia 说：“受到媒体和书籍的影响，社会的期待是很高的。过去的一百年当中很多书都是关于机器人的，现在科技把这些概念变成现实。可以看到我们对机器人的期待有的时候是基于错的基础，人们经常以为机器人的样子是不对的，他们看机器人的媒介是电影，有的时候并不是正面的英雄， 比如经常是一些反面的人物等。”

Sami Haddadin 认为，让机器更加聪明的同时也要让人更加聪明、更加智能，人类可以设计更好的机器，但除非人理解机器的工作才能实现它的安全。“目前我们的课程就应该加入这个环节，也就是更智能的机器、更智能的人”。

在Alisa Koniukhovskaia 看来，由于一些误读，会让公众认为机器人会替代人的工作，导致人会不相信机器人，并不认为机器人是帮助人类提升生活水平。

ZviShiller 表达了同样观点。他表示，人和社会害怕机器人很正常，因为小时候就是这样的观点。

“我们的工作是生产更多的机器人，然后把他们带到人们的家里，让大家看到它们是很有用的，不是很吓人的。过去的二十年当中进入人们生活的机器人并不多，所以我们需要发明一些简单的东西带到家里，价格低廉、推向市场， 这是唯一让人们减少对机器人担忧害怕的好办法。”ZviShiller 说。

ZviShiller 提出了一个疑问：你在正常使用一辆自动驾驶汽车，当路上车特别多的时候，一个人突然跳到了路上，你到底是保护跳过来的人还是保护车？

Oussama Khatib 说：“我们确实需要人和机器的共同努力，机器和自动驾驶汽车肯定要帮助道路上自动化的发展，但我们仍然需要驾驶员的大脑，也仍然需要人的大脑去做一个决策。如果我们能够创造一个机器的肌肉和人的大脑的联系，这样会让人和机器人的合作取得成功。”

除此之外，Oussama Khatib 表示，应该向消费者大力传播和发展机器人。机器人当中有很多是专业机器，比如走向深海、走向矿山，人类需要机械帮助解决复杂的问题，同时与人的技能相关联、相结合。

Oussama Khatib 说：“人的决策是根据自己的经验和专业技能做出的，机器是很难预测的。”