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工業(yè)、服務(wù)機器人關(guān)鍵技術(shù)解析

發(fā)布時間: 2016-10-31 09:10:46 來源:

核心提示: 工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù):高性能集成化;第二是移動操作化;第三個是智能網(wǎng)絡(luò)化

工業(yè)機器人關(guān)鍵技術(shù)

目前的發(fā)展過程中,由于多學科的交叉,機器人不斷拓寬了應(yīng)用,功能越來越完備了。通過像納米技術(shù)、生物技術(shù)的融合,又出現(xiàn)了醫(yī)療機器人、仿生機器人、納米機器人等等。隨著當前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,加快了機器人的研發(fā)和應(yīng)用。機器人是一個學科交叉的領(lǐng)域,人工智能、網(wǎng)絡(luò)、生命科學、微納技術(shù)、3D技術(shù)結(jié)合,瞄準的目標是智能制造、智慧生活。

關(guān)于工業(yè)機器人的關(guān)鍵技術(shù)。首先工業(yè)機器已經(jīng)非常的成熟,但未來工業(yè)機器人的創(chuàng)新發(fā)展還有機會,高性能集成化是它的主題,具體來說重載、高精度、輕量化、協(xié)作,這幾方面是工業(yè)機器人發(fā)展的一個未來。關(guān)于重載,日本已經(jīng)有1.7噸載荷的機器人;電子制造里已經(jīng)有微米級的機器人;輕量化、人機協(xié)作方面,這種機器人已經(jīng)有了,像庫卡,國內(nèi)的遨博等。

第二是移動操作化。在物流技術(shù)里,對工業(yè)機器人需求很大。機器人怎么去挑,移動加機器人加物流管理技術(shù),未來這個方面會有需求。

第三個是智能網(wǎng)絡(luò)化。對一個制造車間來說,單獨工業(yè)機器人很難起作用,就必須網(wǎng)絡(luò)化與工藝相結(jié)合,工藝、工具加機器人,加機床,加AGV,做大的系統(tǒng)集成,這個方面還存在很多關(guān)鍵技術(shù)。

服務(wù)機器人關(guān)鍵技術(shù)

在有關(guān)服務(wù)機器人的具體技術(shù)層面,3D打印、軟體結(jié)構(gòu)、人工皮膚、非結(jié)構(gòu)環(huán)境下的SLAM(同步定位與建圖)、基于視覺的圖像處理、陪護的情感理解、安全問題、網(wǎng)絡(luò)決策機制、模塊化技術(shù)以及人機多機合作技術(shù),這十個技術(shù)是我們在規(guī)劃中國的服務(wù)機器人未來十到十五年的一些基本想法。

比方說我們要關(guān)注的,很多現(xiàn)在中國的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè),電信企業(yè)都開始提出了云端機器人的概念。它實際上把機器人看作帶有傳感器的移動或不移動的手機,這樣去理解的話,機器人是一個傳感器的節(jié)點,它的技術(shù)問題就是知識的理解,以及通過怎么借助云的計算幫助機器人學習、共享知識,這方面又提高了個體機器人的智能化水平。

軟體機器人發(fā)展也很大,因為它所涉及到人的手是非常厲害,它軟,能做很多精細化的活。比如說抓取物品,進入腸道、血管,這些機器人必須軟。這些問題給我們未來就提出很多技術(shù)挑戰(zhàn):材料怎么做,什么驅(qū)動,需要高能量,高密度,還有感知,它帶動了這些學科的發(fā)展。最近國內(nèi)立項的一些項目也有軟體機器人。

人工皮膚技術(shù),它也不完全屬于機器人,未來的仿真機器人如果進入情感陪護,作為一個伴侶機器人,你希望它的皮膚像人一樣好。怎么造這樣的皮膚,這里就有材料科學問題,制造問題。此外,人肢體壞掉,通過人造皮膚,用自己的細胞打印和生長出這種你膚質(zhì)的皮膚,對人的修復(fù)有很大的作用,這屬于一個交叉學科的一個問題。

SLAM(同步定位與建圖)技術(shù),也就是一個掃地機器人進入家庭以后,能夠像保姆一樣理解地圖,屋里的什么東西在哪里,在什么位置,自動把地圖建好,去導航定位,就是一個在室內(nèi)環(huán)境下的一個導航的問題,它是在室內(nèi)服務(wù)機器人最關(guān)鍵的一個技術(shù),在未來它的突破對我們家庭應(yīng)用非常有幫助。

情感理解技術(shù),真正機器人跟人交互的時候,機器人怎么去理解,這包括理論建模,分析、表達、感知等等,這需要人工智能技術(shù)的發(fā)展。

安全決策問題,我們不希望應(yīng)用機器人以后,出現(xiàn)安全問題。如果在醫(yī)院里邊,用它來搬運人的話,機器人安全嗎?孩子跟機器人玩安全嗎?所以在技術(shù)層面上也提出了高安全決策的問題,這方面技術(shù)、軟件、硬件要充分的保障。

最后難點是像人類一樣思考問題,這是人工智能嵌入到機器人里最關(guān)鍵的技術(shù)。未來是什么,像孩子一樣能學習的,叫自學習的凈化,是未來智能機器人發(fā)展的關(guān)鍵問題,比方說通過視校、模仿、交互、積累以后再學習,逐步就實現(xiàn)了增量學習、終身學習的概念,它在像人一樣思考。

所以我的理想中,機器人應(yīng)該這么去發(fā)展,多學科要進來,包括搞人工智能的,搞網(wǎng)絡(luò)的等這些專家來介入,把我們的水平提高。

 

醫(yī)療機器人關(guān)鍵技術(shù)

醫(yī)學和機器人的結(jié)合出現(xiàn)醫(yī)療機器人。醫(yī)療機器人應(yīng)用包括微創(chuàng)、骨科、放射、眼科等等,它的關(guān)鍵技術(shù)是機構(gòu)設(shè)計與控制、圖像處理、系統(tǒng)集成與呼吸跟蹤。這些問題跟工業(yè)機器人不一樣。

醫(yī)療機器人有這些研究熱點:

首先我們的器官要三維重構(gòu),這需要三維重建與配準技術(shù),以提高診斷精度與效率。

然后通過醫(yī)生的經(jīng)驗去手術(shù)規(guī)劃,也就是術(shù)前術(shù)中導航與規(guī)劃技術(shù),以提高手術(shù)精度。

制定好規(guī)劃之后,機器人才能去手術(shù),用什么樣的工具就很關(guān)鍵,一般做人體手術(shù)的話,人盡量微創(chuàng),在新型機構(gòu)方面,要求更高。

然后是智能材料,如果在手術(shù)過程中有換關(guān)節(jié)、包括人工心臟替代等,材料技術(shù)與手術(shù)療效密切相關(guān)。

再就是控制與信息融合的問題,在手術(shù)的過程中,能感覺到圖像、切割的力,像人一樣去手術(shù),這樣才能效率更高、更安全。

此外還有生物建模技術(shù),以拓展醫(yī)生手術(shù)抉擇能力;人機交互技術(shù),以提高手術(shù)可操作性。

在醫(yī)療機器人領(lǐng)域,目前最典型的應(yīng)用是達芬奇手術(shù)系統(tǒng),到去年已經(jīng)售出四千多套,兩千多個醫(yī)院。它首臺售價3100萬元,第二臺賣給了中國,2700萬元,目前國內(nèi)已經(jīng)購買了46臺,目前售價為2100萬元。傳統(tǒng)的微創(chuàng)手術(shù),醫(yī)生在鏡頭下去操作,體力、精力、精度都受限制,而且經(jīng)驗難以復(fù)制?,F(xiàn)在醫(yī)生在一個三維屏幕上操作交互設(shè)備,機械手在體內(nèi)實現(xiàn)操作,手術(shù)精度大大提高。

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