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“機(jī)器人是制造業(yè)的皇冠，它的應(yīng)用、制造是衡量一個國家高端制造的重要標(biāo)志。”12月11日，在由中國自動化學(xué)會、深圳市科學(xué)技術(shù)協(xié)會聯(lián)合主辦的2020國家機(jī)器人發(fā)展論壇上，中國工程院院士、湖南大學(xué)電氣與信息工程學(xué)院院長王耀南認(rèn)為，“發(fā)展機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國重大戰(zhàn)略的需求。”

進(jìn)入高端發(fā)展時期

為什么各國要競相發(fā)展機(jī)器人？王耀南認(rèn)為，原因在于國家民生工程的需要。機(jī)器人能夠輔助人們完成各種危險(xiǎn)工作、復(fù)雜任務(wù)，在大型工程如橋梁建造以及維護(hù)、海洋開發(fā)、太空探索等中都發(fā)揮著重要作用。

王耀南指出，20世紀(jì)，機(jī)器人進(jìn)入到智能發(fā)展階段。人類進(jìn)入現(xiàn)代工業(yè)社會后，機(jī)器人主要被應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域，尤其是二戰(zhàn)以后日本、美國、德國等國，在勞動力短缺的情況下，工業(yè)機(jī)器人有了更多的應(yīng)用空間，所以60年代工業(yè)機(jī)器人得到大力發(fā)展。

今天機(jī)器人的應(yīng)用無處不在，在制造業(yè)、物流行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)等領(lǐng)域都發(fā)揮了重要作用。“從平臺建設(shè)方面來看，機(jī)器人分為工業(yè)機(jī)器人、飛行機(jī)器人、移動機(jī)器人、空間機(jī)器人、海洋機(jī)器人等，這些機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域應(yīng)用較多。”王耀南說。

“近十年來中國機(jī)器人發(fā)展可以分為兩個階段，前5年為產(chǎn)業(yè)發(fā)展期，如今已經(jīng)進(jìn)入到高端發(fā)展期。”王耀南預(yù)測。

新冠肺炎疫情之后，醫(yī)療機(jī)器人成為智能機(jī)器人的主攻方向之一。“未來，機(jī)器人還將在國家重大工程基礎(chǔ)設(shè)施建造，尤其是將在新基建的建設(shè)中發(fā)揮重大作用。”王耀南說，比如關(guān)于珠穆朗瑪峰的科考行動，在惡劣天氣下，未來可采用機(jī)器人協(xié)助考察。

具備四大核心系統(tǒng)

王耀南認(rèn)為，機(jī)器人是一個能夠自動執(zhí)行和操作作業(yè)的裝置，它具備感知功能、規(guī)劃功能、決策功能、控制功能，能夠完成人類難以完成或者重復(fù)的勞動，可以在枯燥、危險(xiǎn)、惡劣的環(huán)境下使用。

那么到底有多少種機(jī)器人呢？王耀南指出，從不同角度出發(fā)，機(jī)器人劃分的類型也不一樣。如從用途來看，可分為工業(yè)機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、巡檢機(jī)器人等；從空間來看，有工業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、空間機(jī)器人、陸地機(jī)器人等。

“不難看出，機(jī)器人是一門涵蓋了多學(xué)科的科學(xué)，涉及人工智能、機(jī)械工程、控制科學(xué)、計(jì)算機(jī)、電子、材料等多個領(lǐng)域。”王耀南表示，“但不管多么復(fù)雜的機(jī)器人，實(shí)際上它都是一個自動化系統(tǒng)，具備感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及復(fù)雜的本體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)這四大核心部分。”

此外，王耀南認(rèn)為，智能感知、智能協(xié)作規(guī)劃、智能精準(zhǔn)控制是智能機(jī)器人的幾大核心技術(shù)。在智能感知方面，如何設(shè)計(jì)好一個完整的機(jī)器人視覺感知，如何打造微傳感高智能化的感知感控一體的芯片，是今后要思考的問題；在控制技術(shù)方面，柔順控制、智能控制、協(xié)同控制是三個研究熱點(diǎn)；要達(dá)到精準(zhǔn)控制，機(jī)器人還要有一雙靈巧的手。“機(jī)器人作業(yè)，用來完成復(fù)雜任務(wù)，打造靈巧的機(jī)器手是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。”王耀南說。

未來小型機(jī)器人或成標(biāo)配

“現(xiàn)在人人帶手機(jī)，將來人人會帶小型機(jī)器人，而要滿足這個需求，機(jī)器人需具備五大要素。”王耀南說，即具備感知功能、規(guī)劃功能、決策功能、運(yùn)動功能、學(xué)習(xí)功能。

在王耀南看來，“未來真正的機(jī)器人要具備情感交互、人機(jī)協(xié)作功能，并具備學(xué)習(xí)、語意分析等能力，才可以真正成為智能服務(wù)機(jī)器人。”

要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，我們有大量工作要做，比如把感知能力、記憶能力、學(xué)習(xí)能力、決策能力加入到機(jī)器人的系統(tǒng)中，讓機(jī)器人具備智能化、自主網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。

“發(fā)展智能機(jī)器人，人工智能是關(guān)鍵。人工智能三大核心技術(shù)，感知技術(shù)、認(rèn)知技術(shù)、行為控制技術(shù)是發(fā)展智能機(jī)器人的主要技術(shù)。”王耀南說。

王耀南指出，人工智能怎么和機(jī)器人有機(jī)結(jié)合起來，歸納起來有幾個關(guān)鍵點(diǎn)，在感知層面主要涉及語言識別、物理識別；在認(rèn)知層面主要涉及語意理解、情感分析、決策層具備多模態(tài)交互等；在執(zhí)行層面主要涉及步態(tài)控制、步態(tài)識別和交互等。

“未來機(jī)器人發(fā)展一定是網(wǎng)絡(luò)化、自主化、協(xié)作化、靈巧化的。同時，機(jī)器人一定是要有一個好的發(fā)展規(guī)劃、創(chuàng)新的環(huán)境和下一代機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)。”王耀南說，最關(guān)鍵還要有產(chǎn)業(yè)隊(duì)伍人才，這個人才隊(duì)伍需要將技工、工程師、科學(xué)家融合在一起。