融合感知，虛實(shí)結(jié)合的智能驅(qū)動(dòng)

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(jī)器人已經(jīng)從科幻世界走進(jìn)現(xiàn)實(shí)，在康養(yǎng)、工業(yè)、消防等多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。

【資料圖】

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

記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，當(dāng)使用者準(zhǔn)備做出抬腿動(dòng)作時(shí)，“白虹”能馬上提供動(dòng)力輔助抬起，當(dāng)你剛要彎腰起身，它就能敏銳識(shí)別動(dòng)作意圖，背部背桿會(huì)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(dá)到保護(hù)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(jī)體更輕便，體驗(yàn)更舒適。通過(guò)高性能控制算法，‘白虹3.0’可實(shí)時(shí)檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，分析得到人體運(yùn)動(dòng)意圖，自動(dòng)跟隨使用者的腰部、腿部運(yùn)動(dòng)，為人體提供有效助力，其‘腰部搬運(yùn)助力+腿部行走助力’相結(jié)合的功能為業(yè)內(nèi)首創(chuàng)。”李昀佶說(shuō)。

當(dāng)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(jī)器人呈現(xiàn)出虛實(shí)融合、智能驅(qū)動(dòng)、泛在交互等發(fā)展特征。

以今年大會(huì)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(jī)構(gòu)、撲翼控制元件、通信技術(shù)、升降舵和尾翼。在一個(gè)非常小的空間內(nèi)，安裝了一個(gè)無(wú)刷式電機(jī)、兩個(gè)伺服電機(jī)、電池、齒輪箱和幾塊電路板。同時(shí)，通過(guò)超寬帶技術(shù)(UWB)室內(nèi)無(wú)線電導(dǎo)向系統(tǒng)，主控電腦、無(wú)線電模塊和飛行器之間實(shí)現(xiàn)交互，仿生雨燕可在定義的空域內(nèi)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)、自主的群體飛行。

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

在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，一條黑色軌道上，橙色的6軸機(jī)械臂正在地軌上運(yùn)動(dòng)作業(yè)。這是庫(kù)卡工業(yè)機(jī)器人直線6軸的新產(chǎn)品KR FORTEC-2 ultra和RL4000地軌，庫(kù)卡工業(yè)自動(dòng)化工程負(fù)責(zé)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(jī)械加工、搬運(yùn)、碼垛等方面，展會(huì)上的這款可以搬運(yùn)480千克重的物品，還可以根據(jù)客戶需求實(shí)現(xiàn)最大負(fù)載800千克。

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

人形機(jī)器人，“忽如一夜春風(fēng)來(lái)”

如果將機(jī)器人融入我們的生活，人形機(jī)器人就是一個(gè)最好的選擇。

“君不見(jiàn)黃河之水天上來(lái)，奔流到海不復(fù)回。”“無(wú)邊落木蕭蕭下，不盡長(zhǎng)江滾滾來(lái)。”

一走進(jìn)博覽會(huì)場(chǎng)館，就傳來(lái)這一聲聲高昂的吟誦聲。循聲望去，原來(lái)是仿生人形機(jī)器人“李白”和“杜甫”在把酒吟詩(shī)。一旁，幾張機(jī)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(shī)！太白兄！”一旁的杜甫正伏案書寫，時(shí)而眉頭緊鎖、時(shí)而閉眼搖頭，每一個(gè)神態(tài)動(dòng)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(gè)智能仿生機(jī)器人可以彼此互動(dòng)，更具趣味性。

“我們今年帶來(lái)了自主研發(fā)的超級(jí)電機(jī)，也就是機(jī)器人的可動(dòng)關(guān)節(jié)，又叫柔性執(zhí)行器。它能更柔和地展示出機(jī)器人的動(dòng)作，讓機(jī)器人的動(dòng)作更像人。我們還在去年的基礎(chǔ)上將機(jī)器人的皮膚進(jìn)一步升級(jí)，讓它在觸覺(jué)和視覺(jué)上更像人，真假難辨。”EX機(jī)器人集團(tuán)研發(fā)工程師西爾告訴記者，仿生人形機(jī)器人最符合人們對(duì)機(jī)器人的印象，它不僅擁有人類的外形，還可以模仿人類的語(yǔ)言、動(dòng)作和習(xí)慣。

為什么要將機(jī)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(lái)設(shè)計(jì)的，如果一個(gè)機(jī)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。”在西爾看來(lái)，人形機(jī)器人在外表、動(dòng)作、認(rèn)知等方面更接近于人類，這方便其打破機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景的壁壘，走向通用智能。

事實(shí)上，人形機(jī)器人是集機(jī)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(dòng)性強(qiáng)，但技術(shù)難度也高，尤其需要軟硬件上的結(jié)合。

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

“我們的‘人形機(jī)器人智能多模態(tài)交互系統(tǒng)’，是集人機(jī)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)。”據(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(jī)器人自帶的視覺(jué)、語(yǔ)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(jìn)行融合感知，不僅可以明顯提升人形機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下的自主決策能力，還能依靠自身的視覺(jué)感知系統(tǒng)構(gòu)建其所處環(huán)境的3D語(yǔ)義環(huán)境地圖，并且通過(guò)多輪交互的方式準(zhǔn)確提煉對(duì)話中的人類語(yǔ)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(jī)器人合理并準(zhǔn)確地執(zhí)行任務(wù)。

“AI大模型、具身智能等技術(shù)與機(jī)器人的有機(jī)結(jié)合，讓我們看到了很多雙足行走的機(jī)器人，看到了與人皮膚很像的機(jī)器人。未來(lái)擬人類的機(jī)器人可能將是產(chǎn)業(yè)風(fēng)口和發(fā)展方向。”對(duì)于人形機(jī)器人的發(fā)展，中國(guó)電子學(xué)會(huì)副秘書長(zhǎng)梁靚感覺(jué)“一開(kāi)始爬坡很慢，突然間開(kāi)始加速”。

行走速度最快可以達(dá)到每小時(shí)6千米的“悟空”，通過(guò)融合腿足運(yùn)動(dòng)技術(shù)與環(huán)境感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的三維環(huán)境地圖構(gòu)建和自主動(dòng)態(tài)導(dǎo)航；全身超過(guò)60個(gè)智能柔性關(guān)節(jié)的“七仙女”，是一款真正能實(shí)現(xiàn)陪護(hù)功能的雙足保姆機(jī)器人；“多拉”的背后，是視觸覺(jué)雙模態(tài)模型與模仿學(xué)習(xí)機(jī)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(shuō)，技術(shù)交叉融合趨勢(shì)愈發(fā)明顯：人形機(jī)器人“忽如一夜春風(fēng)來(lái)”！

“機(jī)器人+”，行業(yè)應(yīng)用加速拓展

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

“汽車點(diǎn)焊是工業(yè)機(jī)器人的高端應(yīng)用領(lǐng)域，其難點(diǎn)在于機(jī)器人控制系統(tǒng)定位精度和點(diǎn)焊效率。”據(jù)沈陽(yáng)新松機(jī)器人自動(dòng)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(jī)器人采用公司自研的控制和軟件系統(tǒng)，焊接效率高達(dá)2.2秒/點(diǎn)，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，并可滿足鋼點(diǎn)焊、鋁點(diǎn)焊等多種焊接工藝。

“目前，已有近百臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人進(jìn)入國(guó)內(nèi)多家汽車主機(jī)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。”馬騁說(shuō)。

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

機(jī)械臂夾取蘋果輕輕擰動(dòng)，模仿果農(nóng)采摘的手法，蘋果便被輕松摘下，放入傳送帶……國(guó)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(jī)器人，專為矮化密植果園設(shè)計(jì)，每小時(shí)可采摘400～550個(gè)果子，整合了采果、納果、儲(chǔ)果三大功能，實(shí)現(xiàn)全程自動(dòng)化采收。

6個(gè)工業(yè)機(jī)器人、9個(gè)工藝流程，安川首鋼的新能源電池盒機(jī)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(shí)現(xiàn)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)，讓管理者隨時(shí)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(jī)器人身影。創(chuàng)新技術(shù)迭代加速，應(yīng)用領(lǐng)域不斷細(xì)分，是本屆機(jī)器人大會(huì)帶給記者的直觀感受。

記者從2023世界機(jī)器人大會(huì)了解到，我國(guó)工業(yè)機(jī)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(guó)工業(yè)機(jī)器人的智能化趨勢(shì)日益明顯，據(jù)專業(yè)測(cè)評(píng)顯示，國(guó)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(shí)現(xiàn)國(guó)際趕超。但也要看到，我國(guó)機(jī)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(wèn)題，需要進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)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(jī)器人+”應(yīng)用行動(dòng)實(shí)施方案》提出，到2025年，制造業(yè)機(jī)器人密度較2020年實(shí)現(xiàn)翻番，服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)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(jìn)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向高端化升級(jí)。”工信部副部長(zhǎng)辛國(guó)斌在大會(huì)上表示，中國(guó)不僅連續(xù)多年穩(wěn)居全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)，還在技術(shù)創(chuàng)新、高端制造、集成應(yīng)用中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正逐步逼近變革躍升的臨界點(diǎn)，蘊(yùn)含著澎湃的發(fā)展動(dòng)能。

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

展望未來(lái)，中國(guó)電子學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)陳英說(shuō)，高端化、智能化和生態(tài)構(gòu)建是中國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的關(guān)鍵詞。新技術(shù)加快融合創(chuàng)新突破，機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)景持續(xù)擴(kuò)展，大模型將成為機(jī)器人的智能大腦，機(jī)器人將助推行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，機(jī)器人生態(tài)加速共融共生。

(本報(bào)記者 崔興毅)

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