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WRC2018韩建达:三大核心详解“智能机器人”重点专项2018申报指南

| 2021-05-01

[ 导读 ] 8月3日,科技部发布“国家重点研发计划‘智能机器人’等重点专项申报指南”,提出今年将在智能机器人领域启动不少于50个专项,拟拨经费6.2亿。17日,参与指南制定的韩建达教授现身世界机器人大会,披露了指南制定的详细标准。

图片来自“智友天使学院”

8月3日,科技部发布了“国家重点研发计划‘智能机器人’等重点专项申报指南”,提出国家2018年将在智能机器人领域启动不少于50个专项项目,并拟拨经费6.2亿元。对业内来说,这可以说是又一个国家扶持机器人企业发展的好消息。

该专项从基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人六个方向,按照基础前沿技术类、共性技术类、关键技术与装备类和应用示范类四个层次,定义了多达52个的二级项目。

而在17日的2018世界机器人大会·青年创新创业专题论坛上,国家重点研发计划智能机器人专项组副组长、南开大学韩建达教授现身,披露了这一申报指南制定的详细标准。

机器人发展三阶段:软能力、自主行为能力及人机交融能力的不断提升

纵观目前世界领域的机器人的发展,目前已经历了三个阶段。第一阶段从机器人诞生始,主要为50、60s的工业机器人,这种高速高精度、重载、重复作业、可编程的机器,适用于刚性的生产线,也因此催生了全球自动化程度的跨越。但这一类的机器人很少具备人的属性,本质上还是机器。

而90s,机器人领域经历了第一次跨越,美国的两个火星车使专业服务机器人达到高峰。它突破了传统工业机器人的刚性生产线,即结构化环境的约束,开始进入到自然环境中。

当前,世界正处于第二次跨越中,机器人不仅局限于自然环境,更走进了跟人共享的环境。

因而,可以归纳出机器人发展的三个发展趋势:性能提升,尤其是软能力;特种机器人自主行为能力的发展;人机共融,新一代机器人互助伙伴,能够走进人的正常生产、生活环境。

而这三方面的发展,也带来了机器人三个层面上的挑战。“智能机器人”专项指南的制定,就是为了应对这三个挑战:性能提升/软能力,自主行为的能力和人机交融能力的提升。

软能力:提升智能控制技术、人工智能技术

首先从机器人来看,工业机器人包括硬能力和软能力。硬能力,即核心零部件的能力;软能力,则可定义为通过信息技术融合能够实现的能力,包括智能控制技术、人工智能技术等。

目前现在工业机器人在面向智能制造需求时,遇到了三个方面的困难。一是互联互通难,即在工厂的复杂环境下,构建满足机器人协作控制的实时可靠灵活的网络;二是动态重构难,一条产线完全依赖预先编程或离线示教,要更换生产线,可能要数以年计;三是协同操作优化难,机器人与机器人之间的协作,包括与人之间的合作存在困难。

这三个方面的困难,催生了五个方面的软能力。

一是三维工况和零部件的建模能力。三维工况的建模,视觉从无到有,从静态对象的这种检测或识别到动态,从两维到三维,现在三维空间的智能识别正成为机器人的新亮点。

再有是自然的交互能力,传统的工业机器人都使用专用的交互方式,基于语言指令级的交互,自然开放式的环境下交互则很困难。但定义好指令级,这个集合内用自然的语言跟机器人进行交互,这是可行的方案,包括视觉的交互、快速的标定,都可归纳为自然交互能力。

三是控制能力。高精度轨迹控制、误差补偿控制、多机器人协调控制、多机器人+工件协作的快速示教、编程,确保人机物安全的刚、柔智能切换等,都是需要解决的技术问题。

四是网络化的能力。机器人之间的快速组网、快速与生产线相集成、重构生产线,从时间上,将向以月计降低到以天计,甚至以小时计发展。

最后是工艺的能力。传统的机器人大多使用在汽车、电子等这些行业领域,使行业几乎处于饱和状态。但其他行业,如肉类分拣等,其操作工艺问题,还亟待解决。

自主行为:实时理解、优化、协调合作

第二个层面是是软能力和硬能力的集成,高可靠性的解决特种机器人自主行为的问题。

特种机器人的自主行为,面临着四个方面的挑战技术:一是实时的环境理解,二是实时的优化行为,三是实时的协调合作,以及针对这三个的共性问题的实时自主学习,通过学习来不断提高它自身的能力。

与人共融:任务、行为、智能融合

第三个层面上的问题是与人共融:即工业机器人,如何融入有人的生产线,与工人互助合作;服务机器人,如何融入普通人,包括残疾人、老年人、家庭主妇的工作和生活,与普通人能够紧密协调和互助;特种机器人,如何能够融入操作者的智能。

简单来说,工业机器人、服务机器人、特种机器人的与人共融,主要体现在三个层面。一个是任务层面的融合,包括广泛存在于工业领域的人与机器人的非连续接触,任务配合;还有行为层面的融合,大量可穿戴、外骨骼包括康复类的机器人,有连续的接触;最后是智能融合,感知决策层面的物理接触。

软能力、自主行为能力及人机交融能力三个层面的技术挑战,正是世界范围内机器人不断发展历程的三个重要问题。针对以上三个层面的挑战,“智能机器人”重点专项2018申报指南中,正好有四个层面的技术,与其相对应。

共性技术主要是针对机器人的硬能力和软能力、基础前沿技术主要解决的是与人共融和自主行为技术挑战;关键技术与装备主要针对现有技术和这个专项形成的一些比较成熟技术的系统集成,包括工业机器人的系统集成、特种机器人的系统集成、服务机器人的系统集成等。

可以说,这一国家指南的制定,正是力图解决机器人领域,尤其是我国与世界范围内存在差距的技术问题。在国家扶持和机器人创企的共同努力下,机器人以及智能制造领域的发展将更为可期。

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