智能机器人，让人类的生活更美好

主讲人 | 熊 蓉

科技部重点专项智能机器人专家组专家浙江大学机器人实验室主任

智能机器人，让人类的生活更美好

主讲人 | 熊 蓉

科技部重点专项智能机器人专家组专家浙江大学机器人实验室主任

捷 克作家卡莱尔·卡佩克在他1921年的文学作品《罗萨姆的万能机器人》中第一次提出机器人概念。机器人在捷克语里是奴隶的意思，卡莱尔创作了这个词并赋予其特定的含义，即像奴隶一样为人服务并从事繁重的工作的机器。这本小说十分有名，它描述了机器人技术发展的愿景，从最初的完全非常呆板地从事复杂工作，到后期能够智能灵活地处理各种作业，甚至具有了人类的情感和意识。达芬奇在他的手稿里设计了一个完整的机器人，而且对它进行了力学分析。在我国很多古书的记载中也能看到机器人的影子，春秋时期就有鲁班制作飞鸟三日而不下，三国时期诸葛亮做木牛流马进行物资运输，所以机器人一直都是古今中外人们的一个梦。

机器人发展应用已走过近40年的历程

第一台移动机器人是1968年斯坦福研究的轮式移动机器人，人类进入了研究工业机器人的阶段。1969年第一个双足机器人问世，1978年起它开始被应用，短短一两年间到70年代末就开始大量应用于生产制造领域。

1997年，美国宇航局发射了第一个火星探测机器人，之后通过不断更新程序让它有局部的判断能力，能及时避开障碍物。这个轮式的移动机器人可以在火星上实现快速移动去探测环境，通过传感器把照片传回地球。

2002年，美国罗伯特公司研发了可以自动进行清扫的机器人，这也是机器人第一次走进平常百姓的生活，它能避开家具到达家里的每个角落，把整个房间打扫干净，大大减轻了人类进行家庭清扫的工作负担。

从2005年开始，研究的重点在于机器人如何进一步融入到人类的生活，为人类提供各种服务。模拟手臂的机器人已被推广到了医疗手术中，形成了非常有名的达芬奇机器人系统。这些机械臂末端装了各种手术工具、传感器，并有摄像头把信息合成为一个三维环境，医生通过操作摇杆控制机械臂来完成手术。对病人来说，可以大大缩减疮口的大小，减轻痛苦；对医生来说可以减少体力上的消耗。

2014年最新的机器人已经可以上下楼梯快速行走，奔跑时速达每小时九公里，身高与普通小孩相同，全身有40多个自由度，包括每个手及关节，能够实现非常灵活的运动。

智能机器人应用范围已基本实现全覆盖

现在整个世界对机器人都有极大的需求，新型机器人正在不断被开发出来，十分成熟的机器人技术和系统越来越被广泛地应用到了各个领域，基本上实现了全覆盖。

先来看中国，中国是一个制造大国，但并不是一个制造强国。过去我们大量运用人口红利制造一些低技术含量的产品，而现在年轻人大多受过良好教育，不愿意干这种简单、重复、枯燥又有害身体健康的工作，再加之老龄化逐步加剧，劳动力成本不断上涨，现在很多的制造业都开始用机器人来替代人完成这些工作。

浙江省2013年启动了机器人换人的项目。国家主席习近平在2014年的两院院士会议上指出，我国已经成为了机器人的最大市场，但我们要把技术和制造能力搞上去，把国家的水平搞上去，把产业的水平搞上去来占领市场。

再看西方国家，美国现在提出再工业化，要把制造业引回去，实现高端制造的回归，其中就包括了机器人以及人工智能。德国也提出了工业4.0，第一次工业革命是蒸汽机；第二次工业革命是流水线、电子技术的发展；第三次工业革命是信息技术实现了工业机器人的应用；第四次工业革命是由移动互联网的技术把所有的机器人、生产设备、终端全部联系起来。中国现在正处于第三次工业革命的阶段，但我们要做的是把第三第四次工业革命合二为一，这也是“中国制造2025”的一个基本思想。

很多国家都制定了相关规划来助推机器人越来越多地应用到各个制造领域中。

汽车制造领域，从加工件被抓取到加工设备里以及从加工设备里面抓取出来放到流水线上都是由机器人完成的，有搬运大件的龙门架机器人，焊接机器人，还有专门安装拼接大型工件的机器人。

电子产品装配，比如由两个机器人配合来完成鼠标或者USB的装配。苹果手机用机器人来做拆解回收，把一个完整的苹果手机通过一个机械臂和各种末端的执行器相互配合就可以完成对各种零部件的回收，包括螺丝、SIM卡的插拔、电池的回收等等。

物流仓储领域也大量使用机器人，浙江国自研发了搬运重物的机器人——ATV，它可以沿着地上铺设的磁条运行，把货架驮着运送到加工的工位上面。阿里巴巴、京东、亚马逊等很多电商的仓库里使用的就是这个机器人，你下了一个单子，计算机检索到这个物品在某个货架上面，它就飞快地把这个货架找到，然后驮到人面前来。以前靠人在仓库里面捡选，现在这部分工作就是由机器人完成了，人只要把货物拿下来即可。

军事上机器人也得到了广泛的应用，如无人坦克车上装了作战武器，能够保证人的安全性，减少士兵的伤亡，人遥控防爆机器人走到炸弹前去判断剪哪根线，变电站有自主移动的巡检机器人，带着装备去检测设备的安全性。

在医学上，人们用牙疼机器人来给牙科学生进行技术培训和评估，机器人打分合格后学生才能实际上岗操作，这样病人的利益就得到了保障；日本还研发了像玩偶一样的海豹机器人来治疗人们精神上的疾病，它有着非常丰富的传感器，可以根据你的触摸做不同的动作，被应用于治疗抑郁症。

2011年上海世博会出现了海宝机器人，可以跟人聊天、跳舞、提供信息，实现人机交互。餐馆的服务机器人，通过沿着地上铺设的导航标志移动，把饭菜端送到各个位置上去。还有可以进行娱乐表演的机器人，会弹奏乐器会跳舞。

2017年将推广情感类型的机器人，它可以观察人在哪里，表情怎么样，用语音交互进行对话，还可以移动。每天早上醒来后可以和桌面机器人对话，让它帮忙查天气信息，或者在聚会时可帮忙拍照。

通过定位导航还可以实现无人驾驶，方便盲人独自出行。这种车上装有高速旋转的激光测距仪，可以把它周围的环境全部形成地图，还有多个视觉摄像头，获得环境的信息，我们就能知道周围哪些地方有障碍物，哪些地方是可行车道，交通信号如何，控制车子进行安全驾驶。

浙大研发了小型足球机器人，通过四个轮子向各个方向移动，可以射门，也可以挑球。机器人上有摄像头，通过对图像进行分析、处理，识别出其它机器人和球的方位，然后再规划6个机器人应该怎么协作，怎么跟对方进行对抗，最后要完成进球的任务。

未来应探索机器人自主学习修复等能力

很多如核电站等危险的环境更适合机器人进入工作，2011年美国和德国各有一台机器人进入日本福岛核电站工作，但由于里面的核电辐射较大，很短时间内就出现了故障无法完成工作。如何制作这种能够进入恶劣环境的机器人，替代人排除险情，是现在面临的问题。

现在浙大研发了乒乓球机器人，可以跟人进行乒乓球对打，也可以双机对打。它可以适应不同的球速，接打旋转球，机器人通过识别球上的商标来确定一个球旋转的状态，但现在打回来的球很乱，和人对打难度还很高。

机器人的程序都是人工编的，是人在教它该怎么做，那么它能不能够自主学习呢？我们可以让机器人来学会生成程序，自动执行。也有人提出来机器人能不能具有独立思考的能力，根据人的说话逻辑进行模仿，然后进行应对。计算设备上可以有类脑芯片，神经形态的芯片，具有独立计算能力，它们之间通过一定的方式来进行信息交互，接受其它的神经芯片发来的信号，然后同时进行运算。

电影《超能陆战队》里有一个微型机器人，它可以根据人脑的意念去变换成各种不同的形状，我们现在也在做这方面的探索，把小的移动机器人，从一个形状自主地变换成为另外一个形状。

未来机器人会越来越多，我们还需要一个云计算人来给每个机器人编程，支持各种机器人实现它的工作，提供它需要的自学模块，同时把机器人信息传递到云端，去挖掘更多的学习能力。

目前，人们对较高的这些技术层面都在做更深一步的探索，包括如何使机器人力量更大，体积更小，速度更快。未来还将研发有柔性驱动、柔性传感的机器人，能够跟人进行安全的接触。像柔性的电子皮肤，它可以装在机器人上确保安全，也可以装在人身上来检测人的各种生命体征，或是把它送到人的体内来进行器官检测。我们要做的是如何实现人机之间自然的交互、如何模拟视觉去区分环境，如何进行语意的理解。

（本文系熊蓉在杭州市科协、杭州市科技工作者服务中心、《杭州》杂志社联合主办的第114期“杭州科学大讲堂”上的演讲，文中观点不代表本刊立场）

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《杭州》杂志社

2017年2月15日