融合感知，虛實結(jié)合的智能驅(qū)動

(資料圖片)

30秒內(nèi)穿戴整齊，輕輕抬腿，就可快速行走，只需彎腰發(fā)力，即可輕松抬起近40千克的重物……如今，在電影中走紅的外骨骼機器人已經(jīng)從科幻世界走進現(xiàn)實，在康養(yǎng)、工業(yè)、消防等多個領(lǐng)域得到應(yīng)用。

黑色酷炫的外觀和便捷的穿戴方式，“白虹3.0”外骨骼機器人以其優(yōu)良助力效果而聞名。“最新款產(chǎn)品，針對康養(yǎng)、消防領(lǐng)域特定需求進行了迭代升級?！敝袊娍茩C器人有限公司研發(fā)工程師李昀佶向記者介紹，本著“機器換人”“機器替代人”理念，“白虹”將人體運動狀態(tài)與機器輔助效果緊密結(jié)合，使機械能可精準傳遞到人體髖部、腰部，并起到支撐保護作用，從而輔助人體實現(xiàn)行走、奔跑、上下樓梯和彎腰搬運等肢體運動。

記者在現(xiàn)場看到，當使用者準備做出抬腿動作時，“白虹”能馬上提供動力輔助抬起，當你剛要彎腰起身，它就能敏銳識別動作意圖，背部背桿會有向上的拉拽力幫人抬起腰身，極大緩解使用者的腰部、腿部壓力，達到保護腰部肌肉和關(guān)節(jié)健康的作用，有效降低人體體力消耗，緩解肌體疲勞。

“新版本機體更輕便，體驗更舒適。通過高性能控制算法，‘白虹3.0’可實時檢測人體運動狀態(tài)，分析得到人體運動意圖，自動跟隨使用者的腰部、腿部運動，為人體提供有效助力，其‘腰部搬運助力+腿部行走助力’相結(jié)合的功能為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)?！崩铌蕾フf。

當前，融合感知、數(shù)字孿生、人工智能、結(jié)構(gòu)仿生等新技術(shù)加速滲透，機器人呈現(xiàn)出虛實融合、智能驅(qū)動、泛在交互等發(fā)展特征。

以今年大會上Festo展出的仿生飛行家族新成員“仿生雨燕”為例，其體內(nèi)有著十分緊湊的構(gòu)造，容納了撲翼機構(gòu)、撲翼控制元件、通信技術(shù)、升降舵和尾翼。在一個非常小的空間內(nèi)，安裝了一個無刷式電機、兩個伺服電機、電池、齒輪箱和幾塊電路板。同時，通過超寬帶技術(shù)(UWB)室內(nèi)無線電導(dǎo)向系統(tǒng)，主控電腦、無線電模塊和飛行器之間實現(xiàn)交互，仿生雨燕可在定義的空域內(nèi)實現(xiàn)協(xié)調(diào)、自主的群體飛行。

值得注意的是，今年的機器人產(chǎn)品中出現(xiàn)了很多“六軸+附加軸”的機械臂。

在展會現(xiàn)場，一條黑色軌道上，橙色的6軸機械臂正在地軌上運動作業(yè)。這是庫卡工業(yè)機器人直線6軸的新產(chǎn)品KR FORTEC-2 ultra和RL4000地軌，庫卡工業(yè)自動化工程負責人、智能焊接產(chǎn)品經(jīng)理黨園清介紹，它可以應(yīng)用在焊接、涂膠、機械加工、搬運、碼垛等方面，展會上的這款可以搬運480千克重的物品，還可以根據(jù)客戶需求實現(xiàn)最大負載800千克。

黨園清說，工業(yè)機器人對于精度要求非常高，比如庫卡此次展出的六軸焊接機器人，精度已接近于頭發(fā)絲。

人形機器人，“忽如一夜春風來”

如果將機器人融入我們的生活，人形機器人就是一個最好的選擇。

“君不見黃河之水天上來，奔流到海不復(fù)回。”“無邊落木蕭蕭下，不盡長江滾滾來?！?/p>

一走進博覽會場館，就傳來這一聲聲高昂的吟誦聲。循聲望去，原來是仿生人形機器人“李白”和“杜甫”在把酒吟詩。一旁，幾張機器臉配合TOF深度攝像頭，還可以捕捉和再現(xiàn)幾乎所有的人類微表情。

“好詩！太白兄！”一旁的杜甫正伏案書寫，時而眉頭緊鎖、時而閉眼搖頭，每一個神態(tài)動作都順滑自然。據(jù)工作人員介紹，杜甫和李白是今年的新面孔，這兩個智能仿生機器人可以彼此互動，更具趣味性。

“我們今年帶來了自主研發(fā)的超級電機，也就是機器人的可動關(guān)節(jié)，又叫柔性執(zhí)行器。它能更柔和地展示出機器人的動作，讓機器人的動作更像人。我們還在去年的基礎(chǔ)上將機器人的皮膚進一步升級，讓它在觸覺和視覺上更像人，真假難辨?！盓X機器人集團研發(fā)工程師西爾告訴記者，仿生人形機器人最符合人們對機器人的印象，它不僅擁有人類的外形，還可以模仿人類的語言、動作和習(xí)慣。

為什么要將機器人做得如此逼真？“我們工作生活中使用的大多數(shù)工具都是根據(jù)人來設(shè)計的，如果一個機器人有著跟人一樣的身體結(jié)構(gòu)和行為方式，它們就可以更自然地使用工具完成各類工作?！痹谖鳡柨磥?，人形機器人在外表、動作、認知等方面更接近于人類，這方便其打破機器人應(yīng)用場景的壁壘，走向通用智能。

事實上，人形機器人是集機械、材料、電子、控制、智能、仿生等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物，產(chǎn)業(yè)帶動性強，但技術(shù)難度也高，尤其需要軟硬件上的結(jié)合。

在現(xiàn)場，優(yōu)必選科技的Walker X、熊貓機器人優(yōu)悠等大型人形機器人再次集體亮相，為現(xiàn)場觀眾還原展示了大運會閉幕式現(xiàn)場的騎平衡車。

“我們的‘人形機器人智能多模態(tài)交互系統(tǒng)’，是集人機交互、指令理解、自主規(guī)劃、任務(wù)執(zhí)行等技術(shù)于一體的智能系統(tǒng)?！睋?jù)工作人員介紹，該系統(tǒng)接入AI大模型后，利用優(yōu)必選大型人形機器人自帶的視覺、語音、3D深度、壓力等異構(gòu)多源傳感器獲得的多模態(tài)數(shù)據(jù)進行融合感知，不僅可以明顯提升人形機器人在實際應(yīng)用場景下的自主決策能力，還能依靠自身的視覺感知系統(tǒng)構(gòu)建其所處環(huán)境的3D語義環(huán)境地圖，并且通過多輪交互的方式準確提煉對話中的人類語義信息，自主生成可執(zhí)行的擬人化任務(wù)指令流，讓人形機器人合理并準確地執(zhí)行任務(wù)。

“AI大模型、具身智能等技術(shù)與機器人的有機結(jié)合，讓我們看到了很多雙足行走的機器人，看到了與人皮膚很像的機器人。未來擬人類的機器人可能將是產(chǎn)業(yè)風口和發(fā)展方向?！睂τ谌诵螜C器人的發(fā)展，中國電子學(xué)會副秘書長梁靚感覺“一開始爬坡很慢，突然間開始加速”。

行走速度最快可以達到每小時6千米的“悟空”，通過融合腿足運動技術(shù)與環(huán)境感知技術(shù)，實現(xiàn)了機器人的三維環(huán)境地圖構(gòu)建和自主動態(tài)導(dǎo)航；全身超過60個智能柔性關(guān)節(jié)的“七仙女”，是一款真正能實現(xiàn)陪護功能的雙足保姆機器人；“多拉”的背后，是視觸覺雙模態(tài)模型與模仿學(xué)習(xí)機能，這使得它能夠更快速地適應(yīng)不同的環(huán)境和任務(wù)……

不得不說，技術(shù)交叉融合趨勢愈發(fā)明顯：人形機器人“忽如一夜春風來”！

“機器人+”，行業(yè)應(yīng)用加速拓展

走進“機器人+制造業(yè)”展區(qū)，新松白車身點焊機器人工作站吸引了記者的注意，只見4臺兩米多高的大型工業(yè)機械臂，同步搖頭、轉(zhuǎn)身，正在白色的汽車骨架上“戳戳點點”，高精度、高節(jié)拍地自主完成汽車點焊動作。

“汽車點焊是工業(yè)機器人的高端應(yīng)用領(lǐng)域，其難點在于機器人控制系統(tǒng)定位精度和點焊效率?！睋?jù)沈陽新松機器人自動化股份有限公司行業(yè)經(jīng)理馬騁介紹，工作站使用的新一代工業(yè)機器人采用公司自研的控制和軟件系統(tǒng)，焊接效率高達2.2秒/點，達到行業(yè)領(lǐng)先水平，并可滿足鋼點焊、鋁點焊等多種焊接工藝。

“目前，已有近百臺點焊機器人進入國內(nèi)多家汽車主機廠，被廣泛應(yīng)用于傳統(tǒng)車企，在新能源汽車廠商中也有使用?！瘪R騁說。

隨著工業(yè)機器人應(yīng)用場景不斷拓寬，生產(chǎn)環(huán)境對機器人的體積、重量、靈活度提出了更高的要求。工業(yè)機器人正向著小型化、輕型化、柔性化的方向發(fā)展，“人機協(xié)作”成為工業(yè)機器人研發(fā)的重要方向之一。

機械臂夾取蘋果輕輕擰動，模仿果農(nóng)采摘的手法，蘋果便被輕松摘下，放入傳送帶……國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心展示的AutoPicker多臂蘋果采摘機器人，專為矮化密植果園設(shè)計，每小時可采摘400～550個果子，整合了采果、納果、儲果三大功能，實現(xiàn)全程自動化采收。

6個工業(yè)機器人、9個工藝流程，安川首鋼的新能源電池盒機器人智能生產(chǎn)線正快速工作，所有工業(yè)流程配備數(shù)字孿生系統(tǒng)，可實現(xiàn)虛實聯(lián)動，讓管理者隨時掌握生產(chǎn)線狀態(tài)。

如今，制造業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)等應(yīng)用領(lǐng)域遍布機器人身影。創(chuàng)新技術(shù)迭代加速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷細分，是本屆機器人大會帶給記者的直觀感受。

記者從2023世界機器人大會了解到，我國工業(yè)機器人銷量已占全球的一半以上，連續(xù)10年居世界首位。此外，我國工業(yè)機器人的智能化趨勢日益明顯，據(jù)專業(yè)測評顯示，國內(nèi)人工智能大模型在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，已在部分行業(yè)實現(xiàn)國際趕超。但也要看到，我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨技術(shù)積累不足、高端供給缺乏等問題，需要進一步推動機器人產(chǎn)業(yè)邁向中高端。

今年年初，工信部等17部門聯(lián)合印發(fā)的《“機器人+”應(yīng)用行動實施方案》提出，到2025年，制造業(yè)機器人密度較2020年實現(xiàn)翻番，服務(wù)機器人、特種機器人行業(yè)應(yīng)用深度和廣度顯著提升。

“各類創(chuàng)新主體的產(chǎn)出質(zhì)量穩(wěn)步提升，創(chuàng)新鏈條不斷完善，有力促進了機器人產(chǎn)業(yè)向高端化升級?！惫ば挪扛辈块L辛國斌在大會上表示，中國不僅連續(xù)多年穩(wěn)居全球最大的機器人市場，還在技術(shù)創(chuàng)新、高端制造、集成應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用，機器人產(chǎn)業(yè)正逐步逼近變革躍升的臨界點，蘊含著澎湃的發(fā)展動能。

“我國擁有全球最大的機器人市場，最豐富的應(yīng)用場景，有條件、有能力把握住變革機遇，為全球發(fā)展貢獻更多方案和智慧?！毙羾蟊硎?，下一步，工信部將大力推動機器人產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。一是堅持應(yīng)用牽引，深入推進“機器人+應(yīng)用行動”，加快成熟場景推廣，鼓勵新興領(lǐng)域先行探索。二是堅持創(chuàng)新驅(qū)動，建立用戶單位和機器人企業(yè)協(xié)同創(chuàng)新機制，帶動一批高端整機關(guān)鍵零部件和工業(yè)軟件創(chuàng)新突破。三是堅持融通發(fā)展，堅定企業(yè)發(fā)展信心，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新活力，加強央地協(xié)同，共同培育世界級機器人產(chǎn)業(yè)集群和應(yīng)用示范基地。

展望未來，中國電子學(xué)會副理事長兼秘書長陳英說，高端化、智能化和生態(tài)構(gòu)建是中國機器人產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的關(guān)鍵詞。新技術(shù)加快融合創(chuàng)新突破，機器人應(yīng)用場景持續(xù)擴展，大模型將成為機器人的智能大腦，機器人將助推行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，機器人生態(tài)加速共融共生。

(本報記者 崔興毅)

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