“机器人在未来肯定会成为人类的伙伴，但是要成为一个伴侣和朋友的话不仅需要学会与人交流和沟通，还需要在交互中表达情感与想法，这是一个比较长期的过程。”北京理工大学智能机器人研究所所长黄强表示。
此观点来自10月21日至25日在北京召开的世界机器人大会。本届大会由北京市政府、工信部、中国科协共同举办，围绕世界机器人研究和应用的重点领域以及智能社会的创新发展，探寻机器人革命对未来社会的深刻影响，推动我国机器人产业的全面发展。大会的机器人主论坛及专业论坛聚集了来自中、美、俄等国的300多位业界专家和企业领袖一起进行交流与探讨。
机器人产业潜力很大，长远发展离不开基础理论的支撑
“全球正在使用的工业机器人数量到2015年底增加了11%，总共达到了160万台。亚洲仍然是最大的市场，占到了全球市场的60%。按照国家来看，2011年到2015年75%的供应基本都来自中国、韩国、日本、美国和德国五个市场。”来自俄罗斯的机器人协会主席维塔利·内德斯基（Vitaly Nedelskiy）表示，目前，世界上机器人使用密度最高的国家是韩国，平均密度为每万人69个。中国的密度是每万人49个，这就意味着机器人产业在中国的潜力还是很大的。增长的主要趋势包括工业4.0、人类和机器的协作、移动机器人和移动生产，还有超轻机器人、增加传感器和视觉感应一体化的机器人。
“人类发明机器人的目的最早是为了代替人，现在发展到服务人，将来则是扩展人。”华中科技大学机械科学与工程学院院长丁汉院士认为，未来机器人的趋势是机器人对环境的适应、机器人之间的协同、机器人与人的交互，其中一个很重要的标志就是机器人个体之间有自立、群体之间有合作，因此需要研究机器人群体智能的机理，包括分布式的操作系统能够对机器人所有的资源进行有效的管理。中国机器人未来的发展离不开基础理论的支撑，尤其是近年来随着人工智能、新材料以及各方面应用技术的不断成熟与完善，更需要我们加强基础研究，否则机器人技术就难以取得突破。
北京大学先进智能机械系统及应用联合实验室执行主任刘立表示，人机协作机器人的目的就是发挥人的特长和机器的特长。未来的人机协作机器人将更加轻型化。如今，服务机器人的应用领域多数还是停留在语言和娱乐层面。但在不远的将来，由于人机协作机器人在精度和灵巧性方面具备明显优势，这就为服务机器人应用领域的拓展提供了条件。
要让机器人真正应用到人类的现实生活中，人工智能不可或缺
慕尼黑大学的阿洛伊斯·C·克诺尔（Alois C. Knoll）教授在“神经机器人”这一全新的、跨领域的话题中表示，神经机器人关注的是嵌入式的控制系统。当我们使用一个超级电脑对大脑进行模拟，然后在另外一个超级电脑建立起计算机机器人的模型后，来自机器人的传感器将信息传达到虚拟的大脑里，再由虚拟大脑发出指令去控制机器人的身体与行为。这与IBM首席软件工程师格瑞德·波驰（Gradly Booch）对未来人工智能的展望如出一辙，他认为，随着人工智能的不断发展，整个计算的架构也在不断完善。如果想把机器人应用到现实生活中，就必须让它有触觉和味觉，甚至还要有理性思考的能力，也就是说具备真正的智力和智能。
“智慧机器人彩色艺术、关键技术和创新，可以通过图片的反馈帮助我们进行更好地作画。”台湾大学的讲座教授罗仁权先生表示，机器人产业的发展使艺术和技术之间有了重合的地方，像在水族馆里看到了不同色彩的鱼，实际上它是技术、科学和艺术的结合，这样的一种把真实的鱼和技术上产生出来的虚拟的鱼结合起来需要很多的创造性。因此，机器人是完全可以模仿艺术家的。以彩色绘画的创作为例，画家首先是把颜色进行混合，然后一边看一边使用不同的颜色；而机器人会首先感知整个的图像，然后对图像进行处理，再去计算整个的图像。在未来，机器人极有可能创造出来一种更为独特的艺术创作，人与机器人在艺术领域会有更多的合作。
机器人教育的普及是推进机器人产业提升的关键
以色列机器人协会主席希勒（Zvi Shiller）表示，机器人步入千家万户成为一种普通的消费产品尽管在技术和商业运作上还存在许多困难，但已形成一种趋势。如今的机器人发展整体缓慢的原因在于机器人教育的普及程度还不够，推动机器人教育的快速发展是关键。
北京航空航天大学智慧制造研究院王田苗院长认为，机器人将来的主要应用领域在服务，特别是机器人助理、聊天和陪护方面；再就是协作和安全，其中主要在智能汽车、无人机和医疗领域。此外，有三个发展方向可能会对智能机器人产生突破性、颠覆性的进展，包括软体结构，或者可以称为软体机器人，主要是讲仿生、载体、感知和控制一体化；还有人工智能，特别是学习进化、自然语言的理解和视觉的识别；还包括机器和机器的协作、机器和人的协作。
天津大学机械工程学院院长王树新表示，机器人本身趋同于人类，会从各方面模仿人类去做，能够替代人类的一些基本功能，比如操作、视觉和语音，但永远不可能完全替代人类；小i机器人首席执行官袁辉认为，相对于工业机器人而言，人工智能或者机器人这样的概念和产品非常综合，是一个非常复杂的学科。机器人或者人工智能对人类来说，是通过更高级别的技术帮人类来做更多更有意义的事情；邀博智能科技有限公司联合创始人谈金冬指出，人机协作是在未来工厂当中的一个很重要的概念，通过协作边学习边工作就可以让机器人学到很多人的东西，人也可以学到机器人快速分类方面的算法应用，所以人机协作机器人也是未来工厂的一个美好愿景。（中国教育报记者黄蔚、通讯员魏霈侃）
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工业机器人也要“高智商”
来源：中国科学报 时间：2016-10-28
以“共创共享共赢，开启智能时代”为主题的2016世界机器人大会于10月20日拉开帷幕，近150家中外知名企业及先进产品将参加展示。
与枯燥的理论知识相比，直观地展示激起了每位参观者对于智能机器人的兴趣。在大会上，除了备受关注的生活类机器人，工业机器人也是不少业内人士感兴趣的话题，因为工业领域依然是主要使用智能机器人的领域。
俄罗斯机器人协会主席Vitaly Nedelskiy在世界机器人大会的高端论坛上给出了一组数据：“在全世界工业机器人中，95000个机器人用在了汽车行业，53000个机器人用在了电子电气行业，这也是推动机器人发展的主要行业。2015年，机器人在金属和机械的发展增速是30%，汽车行业增速则为20%，塑料和橡胶也在20%左右。”
这样的增速是工业对于机器人需求的渴望，同时也给工业领域机器人提出了更好的要求——智能化。
“高智商”的流水线机器人
一直以来，人们对工业领域使用的机器人的认知都停留在进行简单重复工作的机器手臂上。实际上，现代的工业机器手臂源自上世纪30年代的设计构想，它通过一个电动机实现5个轴的运动。之后，工业机器人实现了可编程，再进化为拥有可进行位和轨迹控制的功能。
进入上世纪80年代后，随着传感技术，包括视觉传感器、非视觉传感器以及信息处理技术的发展，出现了第二代机器人——有感觉的机器人。也就是说，流水线上的多关节机器人不仅采用VAL专用语言，可配视觉、触觉、力觉传感器，还能获取作业环境和作业对象的部分相关信息，进行一定的实时处理，引导机器人进行作业。
去年4月，美国Rethink Robotics公司推出了新一代Sawyer工业机器人。它能够独立完成许多工作，其中包括一些普通机器人无法处理的高精度工业任务，比如诸如测试电路板等这些精细工作。
而这样的功能得益于其体内集成的多种程序。比如，Sawyer的每个关节内都嵌有高分辨率的力度感应器，支持其顺从动作控制，即使拿取对象的位置多变，Sawyer也可以通过“感知”找到对应的位置。而且，它内置了摄像头的嵌入式视觉系统，以及独特的机器人定位系统，当工作时，显示屏幕上都会显示出一个类似于人类的“双眼”，并会像人类一样始终盯着自己需要拿起物品的方向看。这让Sawyer比传统机器人便捷得多。
Sawyer的诞生，将人们从日复一日的重复性工作中解脱出来，更重要的是，机器人几乎不需要休息，且不知疲倦。
应用前景广阔
伴随着工业机器人的日渐兴起，“机器换人”将成为趋势。汽车、电子、食品、化工、塑胶橡胶、金属制品六大制造行业，被认为是当前应用工业机器人的主要领域，机构预测未来会有100万～200万台的年需求量，占中国工业机器人市场需求的七成左右。
富士康公司甚至在此前曾宣布，将在三年内购置百万台机器人，预计到2016年将在山西晋城建成世界最大智能化机器人生产基地。
“在加拿大医疗中心、核电站、煤矿救援等方面都需要智能机器人的加入。”加拿大约克大学Lassonde工程学院教授张丹也认为。
在这一背景下，我国也提出了“中国制造2025”的概念。中国机器人产业联盟的理事长曲道奎在对这一概念进行解析时提到，“中国制造2025”推出了五大重点工程，包括制造业创新建设的工程、智能制造的工程、绿色制造工程和高端装备创新工程。在这个基础上还有十大重点领域，其中第二大领域就是机器人和高端数控机床。
“高智商”需要不断进化
虽然工业机器人在不断升级，但是不论从成本还是技术上，目前大部分工业机器人依然无法适应正在迈进的“工业4.0”时代。
对此，香港大学机器人和自动化讲席教授席宁解释道，所谓机器人智能化就是要让它“更容易应用”，要想实现这一点就要提升编程的速度。一直以来，汽车行业是使用机器人的“大户”，因为一般推出一辆汽车进入市场会销售3~5年的时间，也就是说机器人每3~5年编程一次即可。但是现在的电子制造领域其更新换代的速度极快，“比如手机可能六个月就需要更新，那么对于流水线上使用的机器人来说也程序需要更新。更新速度变快意味着需要编程的过程更简单”。
香港科技大学机械航空航天工程学教授王煜曾提及，现在工业领域机器人发展的最大瓶颈不是工业机器人本体的问题，而是能否适应更精细的工作。比如手机等电子产品，分装装配过程中离不开人工，“因为人有很灵巧的手，也有很敏锐的眼睛，手眼的配合做得非常好”。
但是“手眼协调”这一看似简单的要求，对于机器人来讲却并不容易实现。因为若想实现这一点就需要多种程序的相得益彰地集成。而集成在广州数控设备有限公司副总工程师李伯基看来，目前工业机器人要将各种各样的功能集成在一个总控制系统中，并且完成各行各业的工业要求的目标，还需要很长的路要走。
张丹表示，目前加拿大工业用机器人集中在装配线和焊接等方面，但是在某些特别的情景下依然还离不开人工。比如曲面的表面抛光工作。“基本来说，如果是圆形的零件可以让机器人完成，但是曲面的抛光工作还是要人工进行，但是这样的工作会导致工人发生皮肤癌的几率增加。”
而谈到中国机器人的未来发展，华中科技大学机械科学与工程学院院长丁汉则认为，基础理论研究须进一步深入。他还希望能够通过多学科围绕着共融机器人开展一些研究。（中国科学报记者 袁一雪）
向人脑学习，研发神经机器人
来源：中国科学报 时间：2016-10-28
伴随着多学科的发展，机器人的应用领域也广阔起来，其中就包括生物学与医学涉及的神经学领域。
在刚刚结束的2016世界机器人大会上，来自德国慕尼黑工业大学教授Alois C.Knoll就做了一场关于神经机器人的演讲。他不仅回顾了历史，更畅想了未来。
模拟人类神经系统
今年5月，德国科学家们研发了一种以“对人类痛感研究成果”为基础的人工神经系统，研究人员表示，它可以让机器人“探测并分辨出意外出现的物体和干扰，分析出可能对其造成的危害，并做出适当的反应”。为了测试这套系统，研究人员在机器人手臂上安装了一个类似手指的传感器，可以探测压力和温度。据称，这个系统不但能让机器人对潜在的危险迅速做出反应，保护自己免受伤害，也能保护与机器人一起工作的人类同伴。
8月，日本研制出人形机器人“Alter”，它全身搭载42个气压传动装置，其大脑则是一台“中枢模式发生器”（CPG）。CPG中的神经网络可以复制神经元，以便机器人能发展出自己特有的动作模式。当然，影响其动作的还有传感器探知的距离、温度、噪音和湿度等因素。简单来说，传感器就是Alter的皮肤。虽然它动起来跟人的差别还较大，但你却会觉得这家伙是活生生的。
而这些只是神经机器人领域的一部分。在论坛上，Alois C.Knoll介绍说，为了更好地开发大脑，欧洲开展了一项相关旗舰项目——欧盟人脑计划（Human Brain Project，简称HBP），包含了三个不同研究方向：第一是未来的医药，第二是未来的神经科学，第三是未来的计算。“我们可以从人脑学习如何建立起超级电脑，也可以建立明天的机器人。如果我们能够对人脑了解得更透彻，未来的医学就可以让脑部疾病得到更好的诊断和治疗。”Alois C.Knoll表示。
为大脑建模
如何让机器人的大脑“模仿”得更像人类的大脑？科学家们给出的答案是研究人脑结构的分子层面，尝试深入地了解人脑细胞的情况，进而将“拼图”完成，还原大脑。“我们知道大脑建模和模拟是我们的智力，也是机器人智力的核心。” Alois C.Knoll解释说。
不过，这项工作做起来并不容易，因为人类大脑中包括多个功能区域，每个区域还有不同的形态学的表现。今年8月，曼彻斯特大学教授、英国皇家学会会员Steve Furber准备用 100 万个 ARM 微处理器创造一个大脑的电子模型。这100万个微处理器将模仿人脑神经元实时发送信号的方式。这一计划被称为 SpiNNaker。
现在，SpiNNaker 能够建模达到人脑百分之一的比例，是人脑的第一个低功耗、大规模数字模型。有了它，研究人员将能够精确地模拟脑区，并且测试有关大脑工作的假说。它由人脑结构启发而来与今天所有的计算系统都大为迥异。团队希望从SpiNNaker获得的洞见能够帮助他们开发强有力的工具，应对抑郁症、阿尔茨海默氏症等脑相关的疾病。此外，研究人员还希望相关信息能够帮助他们创建一个超快且低能耗的下一代芯片。
拼出神经回路
当然，只有机器模拟大脑还不够，大脑与身体完全整合才能真正模拟人类。Alois C.Knoll对此解释说：“我们使用一个超级电脑对大脑进行模拟，然后在另外一个超级电脑建立起计算机机器人的模型，让它们互相进行沟通，来自机器人的传感器传达到虚拟的大脑里面，然后大脑再发出指令去控制机器人的身体。这个过程当中我们首先必须进行匹配，然后还要找到一个信号传输的功能。从感知到认知再到行动，我们把整个闭环完整地建成。”
所以，未来的人工智能在神经机器人的方向将要建立的就是仿人类的“机器大脑”和可以被这个大脑支配的躯体。事实上，现在也已经有研究团队在使用柔性材料打造“肉体”。
“我们还希望可以打造一个真实的虚拟实验室，这样的话也可以将机器人用在工作当中，并且由大脑来控制。当然，从科学的角度来还有很长的一段路要走。我也希望更多的人加入这样的研究。”Alois C.Knoll总结道。（中国科学报记者 袁一雪）
