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| 本文作者： 宗仁 | 2016-06-15 15:30 |
甘中學(xué)，1987年留學(xué)美國康涅狄格州大學(xué)，機械工程博士學(xué)位，2002年回國前任美國ABB公司機器人研究中心主任兼首席科學(xué)家。2003年回國發(fā)展，現(xiàn)任寧波市智能制造產(chǎn)業(yè)研究院院長，致力于發(fā)展融入人工智能的新型工業(yè)機器人。在近日舉行的余姚中國機器人峰會上，他從一個兼顧學(xué)術(shù)和產(chǎn)業(yè)的角度，為我們清晰闡述了工業(yè)機器人智能化的具體措施。下面是雷鋒網(wǎng)為大家整理的精華演講部分。
今天講的題目是發(fā)展心靈手巧的機器人，探索人機融合的智能制造模式。剛才聽了幾位的報告，他們比我這個還厲害。我講的是宏觀層面一點的。前面我聽了對機器人整個全過程的設(shè)計布局，非常有用。特別是他這個對具有間隙的機器人的運動機構(gòu)，做到無間隙的運動確實是非常好的技術(shù)。
我今天談的重點是靈巧性，下面談?wù)勎覀€人的看法。今天我說三方面，第一發(fā)展心靈手巧的工業(yè)機器人。
目前工業(yè)機器人，在中國浙江機器換人是一個熱潮，但是用現(xiàn)有的工業(yè)機器人能夠代替人工作的，大概是30-35%左右。還有約70%的工作，現(xiàn)在的工業(yè)機器人還不能代替，為什么呢？
就是因為現(xiàn)在的工業(yè)機器人，實際上是一個六個軸的機械臂，它的手是專用卡具做的，靈活性和柔性大大受到了限制。因此我們要想機器人真的像人一樣，具有很好的柔性，能夠適應(yīng)不同的加工的條件，首先，要有一個靈巧的手，同時，還得有一個人工智能的智慧。所以說，發(fā)展心靈手巧的雙臂和機器機器人是能夠讓工業(yè)機器人的工作范圍和工作多樣性所必須的。
我們?nèi)嗽谧龉ぷ鞯臅r候，之所以柔性，就是因為我們?nèi)擞形覀兊娜嵝缘氖?，還有眼的視覺和我們的這種手的這種觸覺，通過感知偏差，然后糾偏。
我們要想做心靈手巧的工業(yè)機器人，就要模仿人的這種，進行加工勞動的原理，就是我們要用我們?nèi)嵝缘氖?，去一手拖著工具，然后隨時隨地的利用我們的視覺和力覺感知誤差，通過大腦的反饋，發(fā)出控制命令，校正誤差，達(dá)到我們加工工件的要求。因此用一個王陽明的話說，就是要做到知行合一。
工業(yè)機器人要想真正實現(xiàn)最基本的智能，首先要實現(xiàn)這種從感知，到反饋，到校正，到執(zhí)行，在不斷的這種智能循環(huán)反饋過程。那么，對于雙臂機器人，由于是兩個手都能夠解放出來，增加了加工過程中的柔性和多樣性。
那么，這里有兩個反饋，第一個反饋是我們從工具之間誤差的這種感知和反饋。這是一個，我叫智能循環(huán)。
另外一個我們?nèi)嗽诓僮鳈C器人，根據(jù)機器人所工作的狀態(tài)，進行反饋，來實時校正我們的控制的參數(shù), 形成以手帶臂的復(fù)合運動。這是另一個，我們叫復(fù)合運動。
如果這兩個反饋，都能夠?qū)崿F(xiàn)的話，那我們就實現(xiàn)了人的智慧和機器人的控制之間的一種人機融合。所以說形成手腦眼的閉環(huán)，智能循環(huán)是讓機器人真正能夠有智能的一個最基本的條件。
第二件事，現(xiàn)在的機器人是把一個卡具放上以后進行6個自由度的運動規(guī)劃，這個規(guī)劃是受很大限制的。我們?nèi)嗽谧黾庸すぷ鞯臅r候，由于有豐富的多自由度，然后以手代臂工作方式，因此我們?nèi)プ鑫磥淼倪@種機器人，一定要有對于手的這種自由度的控制，以及臂的控制，來實現(xiàn)機器人的柔性。剛才也談到我們真正實現(xiàn)機器人的時候，不光是運動規(guī)劃，更多是工藝流，根據(jù)工藝來完成整體的運動規(guī)劃。
根據(jù)工藝流，同時還有物流，還有信息流，這三流的融合是真正做好機器人完成一個完整的動作的必須。那么，對于機器人來講，現(xiàn)在的機器人是單臂。我們的人是兩個臂。隨著機器人的發(fā)展我們發(fā)展多臂，有兩個臂不一樣，根據(jù)你工具的運動，可以這兩個臂做成一個短，一個長，一個復(fù)雜一個簡單，可以做三個臂，四個手臂的，這是我們對未來機器人的一個想法。
同時，以后我們的機器人不單是一個執(zhí)行工具，執(zhí)行終端，未來的我們的機器人，應(yīng)該有管理的智能，有決策的智能。
也就是一個機器人本身，既是智能終端，也是管理中心，也是一個決策中心。但處理自身的運動，而且處理工藝過程中間和其他機器人相互協(xié)同的問題，同時能夠很好的在本工藝上發(fā)生整個生產(chǎn)線有什么問題，再反饋云大腦平臺進行決策，診斷、處理和控制。
這是我講第一個問題，我認(rèn)為如果我們想擴展工業(yè)機器人的范圍和多樣性，我們以后要根據(jù)它的工藝過程，發(fā)展兩個臂、多個臂的機器人。
第二個問題，開拓人機融合新模式。
首先這是個什么概念？大家都知道，我們現(xiàn)在智能是流水的，這種的最早發(fā)明是從亨利福特把復(fù)雜的人工造汽車的勞動分解成簡單的、單一的勞動，形成流水生產(chǎn)線，這樣每個人，只要你有一些智能就可以做。自動流水線的發(fā)明大大簡化了流程，這就造成了汽車由過去老爺車變成的大眾車，這是生產(chǎn)方式的變革，但是隨著歷史的發(fā)展，人的這種個性化的需求，對于制造的個性化柔性要求越來越高。
目前的車間生產(chǎn)已經(jīng)不是批量生產(chǎn)了。那么，這種流水式生產(chǎn)線，已經(jīng)不是不適應(yīng)個性化制造的發(fā)展。因此，如果要想造出一個機器人或者一個機器，能夠?qū)崿F(xiàn)個性化制造，應(yīng)該對現(xiàn)在流水線的生產(chǎn)方式進行變革。那么怎么進行變革？
大家看到特斯拉造新能源汽車，它就是進行了變革，由過去一條線性方式變成了環(huán)型的加工。好比我在中間放一個機器人，這個機器人可以單臂、多臂，完全同時進行運動，一個完成了，利用環(huán)型（？？？）的流水線克服了簡單的流水線的弊病，就增加了個性化，增加了柔性，同時，也提高了勞動效率。
所以說，根據(jù)這樣的，我們對心靈手巧的多臂機器人，我們有一個創(chuàng)客鐘愛的萬能制造平臺。我給大家放一個錄像，這是一個裝配一個電路版過程，很多創(chuàng)客說我要一個工作臺，我想做什么都能做。
我今天可以做電路板，明天可以做一個玩具，我怎么做呢？這種有雙手的東西，一個手是對于工藝的多樣性，一個是對工件的，這樣擴展了人的加工，可變的空間。而且它的運動可以是左右上下都可以的。那么，有了這種雙臂的工業(yè)機器人就可以為創(chuàng)客提供一個個性化的柔性加工港。這是第一種方式。
第二種方式就是現(xiàn)在的自動生產(chǎn)線，我想我們做過工業(yè)的人都知道，一般的加工工業(yè)，最中間是最核心加工，你車床是加工、切割，大量前處理和后處理都是排在一堆人在這做，為什么？因為這個工作是柔性的，是復(fù)雜的，是機器不能承擔(dān)的，如果用了雙臂機器人，我們前面建一個環(huán)型島，然后可以進行處理。然后把后處理也有一個環(huán)型島處理，這樣對于一個中小企業(yè)，你有一個核心單元和前處理單元和后處理單元，三個機器人或者兩個機器人可以搞定一個基本的生產(chǎn)線。這種個性化生產(chǎn)制造線，對于中小企業(yè)是適用的。
這是一個注塑機，然后拋光，打磨。前面是上料，添附加裝備都在上面，注塑機有兩個機器。
另外一種就是對于這種還需要大臂的，比如我們像做高鐵，不能完全個性化，是規(guī)?；ㄖ?。對于規(guī)?；亩ㄖ莆覀冊趺醋觯课覀冇辛穗p臂、多臂機器人大大簡化了規(guī)模化定制線，這是規(guī)模化的智能制造車間，通過多臂機器人，和多機位，有的無人機實現(xiàn)物流。這樣構(gòu)造了立體化智能化車間，一方面是自動線，我物流根據(jù)環(huán)型，根據(jù)立體體面的定位和立體無人機進行合作，縮短了在車間的空間、物流、時間。這樣可以進行規(guī)?；囬g的設(shè)計。
我給大家舉個例子，這是我們對規(guī)?；ㄖ频囊粋€高鐵的車廂內(nèi)的裝備?，F(xiàn)在一個高鐵車廂裝備非常難的，一個車箱三百人干16天，才能把所有燈，所有的安好。
現(xiàn)在大家可以看。我們用了這種雙臂機器人安玻璃。過去安多臂兩個人，一個人把玻璃放上，然后擰螺絲，而且還有一個物料的傳遞，現(xiàn)在這個車既可以做物料的傳遞。三個臂，既是實現(xiàn)了物流線，也是兩個工人合體一個工作線。所以說，就是我們到了我們的個性化制造的時代，我們就應(yīng)該去變革現(xiàn)有的亨利福特生產(chǎn)模式，我們通過環(huán)型，立體的，環(huán)型加工島的方式，實現(xiàn)柔性的自動化。
很長一段時間，關(guān)于自動化做CMS做了大量工作，過去之所以沒有實現(xiàn)，第一是沒有現(xiàn)在的信息網(wǎng)絡(luò)這樣的一個互聯(lián)網(wǎng)進行；同時過去的柔性，老是爭論在一個單機的工作范圍，因為這種實現(xiàn)受到了限制。但是前面做的工作有價值的，我們做新型的機器人，用新的思維方式構(gòu)造自動化，未來個性化制造車間，柔性單元，單行化制造的智能工廠可以實現(xiàn)的。
下面，我剛才講的是用這種人機融合的方法做加工。因為我一直在工業(yè)界，但是這種思想也可以延伸到我們?nèi)藱C融合的智慧生活。
今天上午大家看到了，會上的機器人倒酒，很笨。因為是一個工業(yè)機器人。我們做成很靈巧的一個家庭機器人就可以做這件事。這里我想說一下，當(dāng)然我是做工業(yè)機器人，從工業(yè)機器人的角度，我們現(xiàn)在做的這種服務(wù)機器人，基本上是和人不接觸，不管跳舞，還是教孩子學(xué)習(xí)，原因是什么？人和機器交互的時候，它的安全，舒適的保證，目前的技術(shù)還不到位。
因此，我個人的看法，真正要想讓機器人走進家庭，走進千家萬戶，一定要讓人和機器人接觸的技術(shù)使人絕對安全，絕對舒適，絕對對人友好。我們才可以做。因此我們角度看，一定要把手的運動，要做好。這是我們做的。當(dāng)然我們做的非常的初級。
另外，就是一旦我們有了機器人，有了無人駕駛汽車，有了無人機，我們的物理空間不再是簡單的物理空間，而是有傳感器，有信息傳遞的一個智能空間。我們一定要把這個智能空間，首先構(gòu)造好。在這個智能空間里面，我們傳感器會大大減少，相關(guān)的碰撞，不安全也就會大大減少。因此我們在做智慧家庭或者智慧生活的時候，除了對機器人本身控制，更好地是構(gòu)造一個智能空間。
那么，我剛才正好說了，如果我們能夠很好的構(gòu)造智能空間。你有智能家電，你有空調(diào)，你有冰箱，都是加傳感器。每個本身都是智能體給我們提供信息。所以說我們在這種技術(shù)上我們一定要構(gòu)造智慧空間，然后再把機器人放進去，機器人和人在智慧空間里面共同交流、互動，就會產(chǎn)生更好的安全的舒適的一個氛圍。我相信未來是人機融合的時代。
由于人機的發(fā)展，特別是機器人和人相伴，這個時代對傳感器的要求，對互聯(lián)網(wǎng)要求大的提升，機器人時代使我們生活更舒適，使我們生活更有趣，因為機器人代替人做簡單重復(fù)的工作，機器人代替我們做了危險，不能做的工作。
這時很多人會想到一個問題，機器人能做這些事后，人做什么呢？有人就會失業(yè)，我認(rèn)為計算機的出現(xiàn)也沒有讓人失業(yè)，個人機器人的出現(xiàn)，也不會讓我們失業(yè)，我們?nèi)藪仐壓唵沃貜?fù)的勞動，代替了是我們干有興趣的活，我們愿意干的活，我們有創(chuàng)造力的這種工作。所以我認(rèn)為工業(yè)機器人時代是美好，讓我們一起為之共同努力，謝謝大家。
甘中學(xué)作為前美國ABB公司機器人研究中心主任兼首席科學(xué)家，演講的時候，主題明確，思路清晰，用詞簡單地向我們展示了他眼里工業(yè)機器人智能化的可執(zhí)行方式——發(fā)展心靈手巧的多臂機器人。
然后基于這個心靈手巧的多臂機器人再進而構(gòu)建有序的智能管理平臺，最后完善至智慧的決策中心。
這些理論看似簡單易懂，但在有人系統(tǒng)地提出工業(yè)機器人智能化的流程之前，很多人一直對工業(yè)機器人停留在自動化設(shè)備的認(rèn)識中，甚至認(rèn)為之前的工業(yè)機器人太過僵硬，龐大，單調(diào)而不應(yīng)該被稱作“機器人”，最多能被叫做“一種設(shè)備”而已，現(xiàn)在有人想把工業(yè)機器人像服務(wù)機器人那樣，也用智慧大腦武裝，那我們應(yīng)該 舉雙手歡迎工業(yè)機器人也加入到這個“有靈魂”的智能化潮流中來。
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