咱们机器人发展路向何方
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RoboCup机器人世界杯中国赛赛场，西安高新第一中学的学生正在参赛
■本报见习记者 任芳言
“过去40亿年中，生命都是按照有机化学规律而演变的。人工智能和计算机的出现，改变了这一规律。也就是说，我们可以用人工智能和计算机来设计一种无机的智慧生命，而机器人就是一种无机智慧生命的代表。”中国工程院院士、中国自动化学会理事长郑南宁在近日举行的2019国家机器人发展论坛开幕式上如是说。
作为当前科技变革最重要的领域之一，机器人的发展将对人类社会的生产模式和生活方式产生深刻影响。
按照需求划分，机器人可分为工业机器人、服务机器人和特种机器人。2016年我国机器人“十三五”规划公布，其中提出的主要发展方向，就包括加强基础理论和共性技术研究、推进工业机器人和服务机器人的应用示范、加大机器人职业培训教育力度等内容。
从本次论坛上全国各地专家的交流中不难发现，我国机器人产业正朝着既定的发展方向前进，但在实际操作过程中，还存在一系列问题有待解决。
服务机器人市场现状：
需求巨大 仍待成熟
在大会主论坛上，中国科学院自动化研究所研究员侯增广以康复机器人为例，指出服务机器人在国内拥有大量的市场。“康复科室的综合性很强，中风患者、脊椎损伤患者和神经损伤患者都有康复需求。心脑血管、肿瘤、肢体骨折等住院患者也有相当一部分需要康复治疗。”
侯增广指出，如何将生物智能与机器智能融合，是机器人技术面临的挑战，也是康复机器人研究者需要解决的问题。“康复机器人在中国存在很大的市场。但起步较晚，还缺乏成熟的、市场普遍认可的产品。”
因此，基于人机交互的控制研究将是未来康复机器人发展的一个重要主线。
幸运的是，国内已有一些研究者在交互领域进行尝试。
电子科技大学自动化学院教授程洪在分论坛上向听众介绍了其所在团队多年来在外骨骼机器人方面的研究成果。
程洪表示，以往用于康复治疗的外骨骼机器人仅通过单纯的运动协作对穿戴人进行动作训练，但无法感知和分析穿戴者受到的压力。其团队研发的认知云外骨骼机器人则能通过感知、评估和增强穿戴者与机器人组成的混合系统进行认知协作。
这类人机交互智能转化的研究成果离不开人工智能系统的发展，人工智能与不同的医疗场景相互叠加，未来的应用方向也愈加广阔。
除了康复机器人，为老龄化群体提供帮助的护理机器人也是一类典型的服务机器人。北京航空航天大学机器人研究所所长、教授陈殿生指出，有别于工业机器人的设计思路，服务机器人应使用柔软、安全的材料，更注重实现自然的人机交互。
但即便是让机器人为老人翻身，也需要程度极高的灵巧操作技术。“目前技术难题没有攻克，产业还在培育阶段，使用刚性结构的护理机器人存在应用性差、成本高等问题。”陈殿生表示，这意味着掌握人机自然交互和机器学习与智能控制之外，如何让机器人学会感知和理解环境、研发出刚柔耦合的结构也是研究者面临的问题。
工业机器人发展方向：
柔性灵活 逐步下沉
实际上，不仅是服务机器人，工业机器人在商业化路上，也迎来了人机协作的新阶段。
abb集团亚洲、中东及非洲区总裁顾纯元在论坛发言时指出，机器人与人类的关系经历了竞争、共存、协作和共事四个过程。与传统的人机隔离工业机器人相比，协作机器人是带有柔性自动化特点、能够与人类并肩合作的典范。
顾纯元还提到，因为设计、安装和调试的负担比传统系统少，协作机器人更易部署和使用，这也是未来降低中小型企业自动化门槛的重要举措。
“工业机器人作为高端装备，是制造业皇冠上的一颗明珠。”珞石智能科技有限公司CTO韩峰涛表示，目前在国内，工业机器人应用的领域其实并没有大众想象得那么多。
据统计，工业机器人出货量较多的行业包括汽车、3C（电脑、通信和消费电子）、金属加工、橡胶/塑料工业加工等。这意味着，还有许多行业没有工业机器人参与其中。
“机器人的高低端程度是按照应用的市场级别来区分的。一个仅在汽车厂做搬运的机器人，因为其所处行业较为高端，所以费用也会比较贵。”韩峰涛解释，随着具有搬运功能的机器人逐步下沉到其他行业，从高端装备向专业自动化设备转移，势必会面临成本降低的问题。
不论所处领域如何，其发展都会经历超额利润期、平台期和下降期。在韩峰涛看来，国内的工业机器人红利期已过，企业在发展大潮中需要找到自己的方向。
但这并不意味着低端设备和高端设备存在冲突。
“目前采用的工业机器人只能够说是一个可变通的专业设备，上百台机器人可以合作焊接一辆车，但却无法组装一把非常简单的椅子。”
低端领域的高端应用，是未来需要解决的问题。韩峰涛提到，在从未使用或很少使用机器人的劳动密集型产业，面临着劳动力短缺、人力成本增加等现状。但机器人无法胜任在人看来很简单的任务，这恰恰是机器人领域的研究难题。
对较少使用机器人的行业来说，机器人的到来并非抢走人类的饭碗。顾纯元指出，在医药、食品饮料等品类多、空间小、灵活度要求高的领域，机器人可以代替人类完成重复性、繁重或危险的工作，而最需要柔韧性和灵巧度的工作，则由人类去完成。
机器人教育路在何方：
培养兴趣 组织协同
此次论坛在浙江绍兴柯桥区举办，与论坛活动一同进行的，还有RoboCup机器人世界杯中国赛。来自国防科技大学、上海交通大学等高校的3000多名师生汇聚赛场，就机器人足球、机器人救援、机器人格斗等项目展开角逐。
从连年举办的赛事和逐年扩大的规模不难看出，机器人产业的蓬勃发展对青少年教育的影响愈发强大。作为科学教育的一部分，机器人大赛可以帮助学生理解机器人操作原理、增强动手能力、领悟人机交互魅力，其影响不言而喻。
在赛场上的多名指导教师告诉《中国科学报》，目前以学校为单位参加机器人竞赛的，大多在赛前以社团、兴趣小组等形式选拔和培养选手。也有一些队伍由民办教育机构和当地科技馆等组织联合指导。
不论是大学、中学还是小学，已经有越来越多的学生对机器人展露出浓厚的兴趣，不少参赛选手处于低龄阶段。但在一些带队教师看来，目前的机器人教育面临着缺乏专业指导、没有教学大纲或标准可循等问题。
在中科院自动化研究所研究员刘希未看来，机器人教育是科学教育的分支之一，而科学教育不适合做一个一刀切的课程标准，但的确需要有一个框架性的纲要进行引领和指导。
比如美国针对科学教育设定的框架体系，可以详细到每个学龄段要掌握哪些具体的概念，对交叉领域涉及到的知识点也有相应的概括，包括需要学生掌握什么样的技能。“但在国内并没有类似的文件，整个行业一直都在摸索。”刘希未表示。
“还是需要整个行业的一个大讨论，应当让政府组织行业中的各个成员进行沟通，而不是政府单方面或者只跟某一家企业商讨一个标准。”刘希未坦言，这个问题确实较为棘手，而且标准确立之后，还需要考虑伴随技术进步常变常新。
“跟传统教育不同，这意味着科技教育需要有多样化的选择，提供给不同需求的学校，让有不同兴趣的学生有选择的余地。”刘希未表示，希望未来国内有更多的创新型机器人企业崭露头角，为机器人教育事业提供引领型的、具有中国特色的帮助。
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