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專訪香港大學(xué)新興技術(shù)研究所所長(zhǎng)席寧:人形機(jī)器人從實(shí)驗(yàn)室步入實(shí)用階段還面臨諸多挑戰(zhàn) 編程復(fù)雜程度較工業(yè)機(jī)器人成倍增加

每日經(jīng)濟(jì)新聞 2024-08-26 09:40:06

工業(yè)機(jī)器人一般就六七個(gè)關(guān)節(jié),用傳統(tǒng)的編程方法,就是在關(guān)節(jié)空間里面編,但人形機(jī)器人有三四十個(gè)關(guān)節(jié),編程的復(fù)雜程度成倍增加,這些問(wèn)題都有待解決。

每經(jīng)記者 張蕊    每經(jīng)編輯 陳星    

席寧,現(xiàn)任香港大學(xué)講座教授、新興技術(shù)研究所所長(zhǎng),曾任美國(guó)密歇根州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程系的杰出教授,并任該大學(xué)機(jī)器人自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主任。

席寧是IEEE Fellow。電氣和電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE),是國(guó)際性電子技術(shù)與信息科學(xué)工程師學(xué)會(huì),是全球最大的非營(yíng)利性專業(yè)技術(shù)學(xué)會(huì),建會(huì)于1963年。IEEE Fellow 為學(xué)會(huì)最高等級(jí)會(huì)員,是 IEEE 授予成員的最高榮譽(yù),旨在表彰那些在電氣、電子工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域中作出重大貢獻(xiàn)的個(gè)人。每年只有不到 0.1% 的 IEEE 成員被提升為 Fellow。席寧還被選為IEEE機(jī)器人與自動(dòng)化學(xué)會(huì)2018至2019年度的主席,而該學(xué)會(huì)是國(guó)際上最為重要的機(jī)器人與自動(dòng)化學(xué)術(shù)組織之一。

2024世界機(jī)器人大會(huì)于8月21日至25日在北京舉辦,今年是世界機(jī)器人大會(huì)舉辦的第十年。作為大會(huì)的???,席寧在大會(huì)期間接受了《每日經(jīng)濟(jì)新聞》(以下簡(jiǎn)稱NBD)記者采訪。

席寧 圖片來(lái)源:主辦方供圖
 

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展面臨一些新的技術(shù)瓶頸 

NBD:在工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域,您認(rèn)為哪些關(guān)鍵技術(shù)亟須突破以實(shí)現(xiàn)更高效、更靈活的自動(dòng)化生產(chǎn)?

席寧:就工業(yè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展來(lái)看,還面臨一些新的技術(shù)瓶頸。具體而言,一是機(jī)器人編程問(wèn)題。編程解決的是機(jī)器人與人之間的交互,人怎樣把讓機(jī)器人做的事情、把人的技能“傳授”給機(jī)器人,傳統(tǒng)方法是通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的,也就是為機(jī)器人編寫機(jī)器語(yǔ)言,但編程非常耗費(fèi)時(shí)間。隨著人工智能的發(fā)展,有很多新的方法,我們需要開(kāi)發(fā)新的編程手段,讓機(jī)器人更容易被應(yīng)用,這是需要解決的問(wèn)題。

二是機(jī)器人的校正問(wèn)題。機(jī)器人到了一個(gè)新的環(huán)境,需要建立跟工作環(huán)境之間的關(guān)系,不是往工位上一安裝就可以生產(chǎn)了。機(jī)器人有自己的坐標(biāo),要與工廠的坐標(biāo)建立聯(lián)系,要做很多校正工作,這是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程,需要專業(yè)人員來(lái)做。但是現(xiàn)在的生產(chǎn)線是靈活的、柔性的,應(yīng)用企業(yè)經(jīng)常要變換產(chǎn)品生產(chǎn)線,這意味著要經(jīng)常變換校正的過(guò)程,這樣就阻礙了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,阻礙其效率的真正提升,需要技術(shù)快速解決這個(gè)問(wèn)題。

三是機(jī)器人跟多種傳感器的融合度不高。要使機(jī)器人更加智能,真正達(dá)到具身智能,跟多種傳感器的融合是關(guān)鍵,這也是工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的前沿和技術(shù)需求。由于人工智能的出現(xiàn),對(duì)解決這個(gè)問(wèn)題有很大的促進(jìn)作用,因?yàn)槿斯ぶ悄苁紫仁墙⒃趥鞲衅鞯幕A(chǔ)之上,這些年很多科研人員,包括企業(yè)在這方面都在努力,當(dāng)然也取得了很多成就,但是離我們真正期望的還有一段距離。

NBD:為了解決這三個(gè)問(wèn)題,您的研究團(tuán)隊(duì)目前取得了哪些進(jìn)展?

席寧:我們?cè)谶@些方面有很大的投入。在機(jī)器人編程方面,以工業(yè)機(jī)器人為例,我們要用機(jī)器人制造產(chǎn)品,首先得有這個(gè)產(chǎn)品的CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件)設(shè)計(jì)模型和圖紙,比如讓機(jī)器人噴涂一個(gè)零件,如果用傳統(tǒng)的編程方法,可能需要一兩周,效率很低。我們通過(guò)開(kāi)發(fā)一些新的方法,基于產(chǎn)品的CAD設(shè)計(jì)模型,直接產(chǎn)生機(jī)器人的程序來(lái)做這件事,計(jì)算機(jī)就可以自動(dòng)產(chǎn)生機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡,兩三個(gè)小時(shí)就可以把整個(gè)程序編好,效率大大提升。

機(jī)器人在服務(wù)業(yè)的應(yīng)用方面,我們也開(kāi)發(fā)了一些新方法,比如用自然語(yǔ)言編程,直接告訴機(jī)器人你要做什么事,這也是對(duì)機(jī)器人的編程方法。

另外,在機(jī)器人校正方面,怎樣快速建立機(jī)器人跟環(huán)境的關(guān)系,我們建立了一整套數(shù)學(xué)模型,來(lái)有效描述機(jī)器人跟環(huán)境的關(guān)系,進(jìn)而幫助我們?cè)谝粋€(gè)未知?jiǎng)討B(tài)的環(huán)境中快速建立這個(gè)關(guān)系。我們?cè)谶@些方面都有很多投入。

2024世界機(jī)器人大會(huì)上展出的人形機(jī)器人 每經(jīng)記者 張蕊 攝
 

機(jī)器人是連接人與數(shù)字世界、物理世界的中間接口

NBD:今年人形機(jī)器人非?;鸨?,您覺(jué)得人形機(jī)器人技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室階段走到實(shí)用階段,面臨最大的挑戰(zhàn)是什么?

席寧:剛才談到,工業(yè)機(jī)器人里有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是我們要克服的,從而把工業(yè)機(jī)器人變得更加智能化。但是這三個(gè)問(wèn)題在人形機(jī)器人上變得更加突出,也就是說(shuō),人形機(jī)器人的出現(xiàn)并不是解決了這三個(gè)問(wèn)題,而是加劇了這三個(gè)問(wèn)題。

比如編程問(wèn)題,工業(yè)機(jī)器人是在特定的場(chǎng)景解決特定的任務(wù),編程再?gòu)?fù)雜,可以有工程師進(jìn)行專門的編程,還是可以去用它。但人形機(jī)器人的場(chǎng)景、任務(wù)是多樣化的,編程過(guò)程非常復(fù)雜。

同時(shí),工業(yè)機(jī)器人一般就六七個(gè)關(guān)節(jié),用傳統(tǒng)的編程方法,就是在關(guān)節(jié)空間里面編,但人形機(jī)器人有三四十個(gè)關(guān)節(jié),編程的復(fù)雜程度成倍增加,這些問(wèn)題都有待解決。

另外就是建立機(jī)器人跟場(chǎng)景之間的關(guān)系問(wèn)題,工業(yè)機(jī)器人安裝好了就不動(dòng)了,基本上處理的對(duì)象也是固定的。人形機(jī)器人走來(lái)走去,每到一個(gè)地方就要停下來(lái),而且有時(shí)候一邊做事情一邊還在走動(dòng),它的場(chǎng)景不僅是多變的,而且是動(dòng)態(tài)的,這樣與環(huán)境之間要建立的關(guān)系就更復(fù)雜了。

這些在工業(yè)機(jī)器人里沒(méi)有解決的問(wèn)題,到人形機(jī)器人里難度變得更大。當(dāng)然,工業(yè)機(jī)器人相對(duì)于人形機(jī)器人肯定是更為成熟的。

NBD:您對(duì)未來(lái)五年或者十年機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展有哪些展望?

席寧:機(jī)器人與我們所說(shuō)的傳統(tǒng)的機(jī)器,比如火車、汽車這些東西有本質(zhì)的不同。

這個(gè)世界上現(xiàn)在有物理世界,也就是我們所說(shuō)的有汽車、有房屋、有城市,這些是物理世界;同時(shí),由于信息技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了一個(gè)虛擬世界,也就是數(shù)據(jù)的世界;當(dāng)然,還有人。這是一個(gè)三元世界的模型。

這個(gè)三元世界是有一個(gè)東西把它們聯(lián)系起來(lái)的,你可能會(huì)說(shuō)是數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)是哪來(lái)的?數(shù)據(jù)是通過(guò)傳感器的測(cè)量而產(chǎn)生的,數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器來(lái)反映物理世界,所以傳感器是連接數(shù)字世界跟物理世界的一個(gè)接口。我們測(cè)量了物理世界,測(cè)量了工廠,產(chǎn)生了數(shù)據(jù),而人工智能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,進(jìn)而做出一些決策,決策物理世界制造系統(tǒng)應(yīng)該怎樣運(yùn)行才能更有效,從而付諸實(shí)踐。

也就是說(shuō),從數(shù)字世界要回到物理世界,有一些手段來(lái)實(shí)現(xiàn),需要另外的接口,這個(gè)接口就是機(jī)器人,機(jī)器人把人工智能數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生的智能化決策,通過(guò)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)出來(lái),作用到物理世界,提升效率。所以機(jī)器人是連接三元世界,包括人和數(shù)字、人跟物理世界中間的一個(gè)接口。而做到這一點(diǎn)是我們未來(lái)努力的方向。

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人形機(jī)器人

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