机器人“全应用”时代下各国新进展

   日期:2015-11-06     评论:0    
核心提示:作为制造业传统强国,德国近年提出“工业4.0”战略,力图将信息技术与先进制造业结合,带动整个制造业新一轮的发展,保持制造业领军地位。在这一战略中,“智能制造”是核心内容,而抢占机器人技术和市场制高点,也是重要目标之一。

当今时代,机器人已经深入到人类生活的方方面面。即使目前的科学技术还谈不上像某些机器人电影中那么出神入化,但依照如今科技发展的速度,我们有理由相信高智能时代的到来不会太远。2015年11月,由中国主办的世界机器人大会将于北京举行。

员工长久、辛苦地弯着腰,小心翼翼地将个头不大的电热塞插进难以看清的缸盖钻孔中——这是传统汽车发动机生产过程中的一幕“典型场景”。完成这一操作需要工人长期积累的经验、耐心和精力。不过,在德国的汽车生产车间,这一幕早已成为历史。

取代工人完成这一任务的,是一排排整齐的小型机器人。凭借其精巧设计,这些机器人能轻而易举地抓取小巧的电热塞,将其毫厘不差地放入钻孔。

在一个个汽车生产车间,从料品搬运到焊接、喷漆等各道工序,工业机器人都有“用武之地”。而这只是工业机器人普及的一个缩影。

如今,从工厂、商店到医院,人工智能技术正越来越多地出现在人类社会生活的各个领域。曾经只停留在科幻小说和影视作品中的机器人,已经逐渐从实验室来到你我身边,或许,机器人“全应用”时代正在来临。

老牌制造业大国德国的“新兵”

作为制造业传统强国,德国近年提出“工业4.0”战略,力图将信息技术与先进制造业结合,带动整个制造业新一轮的发展,保持制造业领军地位。在这一战略中,“智能制造”是核心内容,而抢占机器人技术和市场制高点,也是重要目标之一。

德国机械设备制造业联合会负责人赖纳·格拉茨表示,德国的机器人工业现阶段状况“非常好”,有许多制造业公司、许多国家都在使用德国的机器人技术,“可以说,德国的机器人技术应用已经较为广泛”。

根据国际通用的制造业机器人普及标准——每万名工人机器人拥有量,德国这一指标为约300台,处于国际领先水平,十倍于中国当前水平。

而在德国,机器人技术的使用早已不局限于汽车制造业。

德国中南部小城奥格斯堡,人口不到30万,却拥有全球工业机器人“四大家族”之一的库卡公司。这家公司于上世纪90年代开始涉足机器人制造领域,如今代表着德系工业机器人的最高水准,并作为德国“工业4.0”的成功案例,被总理默克尔广为推崇。

库卡机器人活跃在各种生产线:物料搬运、加工、堆垛、点焊和弧焊,涉及自动化、金属加工、食品和塑料等诸多行业,用户包括诸多“大牌”。

不过,最令库卡员工骄傲的用户,是他们自己。库卡公司目前已经做到“用机器人生产机器人”,凭借先进的机器人制造技术,库卡工厂高度自动化,随处可见挥舞的巨大机械臂,却少见人类员工。

让机器人上生产线,优势十分明显:不仅可使自动化和智能化水平更高、降低用工成本,而且在一些特定工作岗位更能发挥效用,如危害健康和危险作业环境、重复繁重劳动岗位及智能采样分析岗位等。

坐拥这些巨大优势,称机器人技术为“制造业皇冠顶端的明珠”毫不为过。也正是认识到这一点,欧盟对这一领域愈发看重。据欧盟委员会机器人技术部门主管尤哈·海基拉介绍,欧盟目前大力支持机器人新研究项目,并与产业界和学术界达成战略合作,以保持欧盟在全球机器人领域的领导力。

他指出,这类合作项目从2014年开始,将持续至2020年,覆盖从技术研发到产品部署的完整价值链。其资助的VALERI项目将把机器人引入航空制造业,以代替某些高精度的单调人工操作。

“如果我们能解决阻碍飞机制造中大规模采用机器人的复杂技术障碍,就可以解放劳动力,让他们从事附加值更高的工作。”项目协调人、德国夫琅禾费工厂运营和自动化研究所工程师何塞·萨恩斯说。

目前,该项目研究人员正在研发能进入飞机架构内、在多个位置工作的“移动手臂机器人”。也许在不远的将来,你乘坐的飞机就将是由机器人制造。

日本服务型机器人崭露头角

如果说机器人技术发展早期主要侧重其“机器”特性,那么由“机器”向“人”的智能化发展,可视为这一领域的新趋势。在这方面,具有商业推广、生活陪护甚至感情陪伴功能的服务型机器人正逐渐崭露头角。

日本在服务型机器人研发和应用方面处于世界领先。先进的技术和人性化、个性化设计,让你很难把这些机器人看成冷冰冰的工业产品,而更容易把它们当成活生生、有情感有思想的人。

大概半年前,东京日本桥三越总店一名身穿夏季和服的“迎宾小姐”上岗。她不断微笑着向走近的顾客点头并问候:“我的名字是‘地平Aiko’,你好吗?”

用机器人充当“门面”拉拢生意,在日本已经成为一种“时尚”。日本鸟取县政府今年夏天就正式聘请日本软银公司开发的人形机器人“胡椒”担任“宣传部长”,在东京一家商店推销这个西部县的土特产。“胡椒”一身白色,身材短小精悍,高约1米2、重28公斤。据软银集团介绍,“胡椒”自带摄像头、触觉感应器、加速器,并且具备“类似内分泌系统的多层神经网络”。它可以识别人类的音调和面部表情,从而与人类交流。

按这家企业的说法,这款机器人还不同于以往的商用服务型机器人,“它是人类的情感伴侣”。“胡椒”可以根据与人的互动特点形成自己的“个性”,它的情绪受“人类的表情、言语和周边环境影响”,“当熟人靠近时,它会表现放松;受人夸奖时,它会高兴;当关灯时,它会怕黑”。

在日本,从事各种“职业”的机器人可谓无处不在

日本科学未来馆去年展出了3款能够与人进行简单对话沟通、外形完全能够“以假乱真”的“美女机器人”。这些机器人拥有用特殊硅树脂制作的柔软并富有弹性的皮肤,脸部采用纤细的人工肌肉,可使脸部表情根据对话的需要发生变化,还会根据对话需要眨眼、点头和微笑。

其中一款美女机器人担任展会播音工作,只要给她一份新闻稿,她就能用多国语言和多种语气朗读。

不仅有播音员,日本机器人甚至还“进军”了演艺界。2010年东京艺术节上演的话剧《再见》,由大阪大学教授石黑浩团队研发的美女机器人“Geminoid F”和人类女演员联袂演出。

这位“演员”不仅能眨眼、微笑,还能展现出吃惊的表情,说话时胸脯会随着“呼吸”一起一伏。演戏的时候,一名女演员在幕后操纵机器人。女演员在舞台后方隔音室表演,表情通过摄像机传导给机器人,供她模仿,声音则通过麦克风由机器人“说”出来。

这部话剧久演不衰,还在泰国曼谷举行了公演。日本还打算将这部话剧翻拍成电影。而因《再见》“蹿红”的“Geminoid F”还于2010年情人节期间参加了高岛屋百货新宿店的橱窗展示。

在手术台上大显身手的英国“机器人医生”

别以为机器人只活跃在工厂车间的流水线和商场前台,在医疗健康界,它们也正大显身手。

英国是较早应用“机器人医生”的国家,而且对它们“委以重任”,操刀高难度、高精度手术。

英国每年约有5万人患心房纤维颤动,但由于手术风险大,操作要求极其精准,长期以来,只有不到10%的患者能够及时接受手术治疗。为改善这种状况,英国科学家从2007年起开始尝试机器人操刀此类手术的可能。伦敦圣玛丽医院率先进行了尝试。这家医院拥有帝国理工学院强大的科研实力,并且是英国医学界 “圣地”之一——改变人类命运的青霉素就是在这里发现。

据介绍,房颤的治疗方法包括药物治疗和手术治疗两类,而手术是医学界公认的有效治疗手段。但这一手术要求医生操作极为精细,稍有不慎就会导致心脏内壁穿孔。

圣玛丽医院采用名为“Sensei”的机器人操刀手术,使用导管消融术治疗房颤。严格地说,真正操刀的,是一只机械臂。它通过穿刺静脉插入导管直至患者心脏。导管尖端到达患处后,通过射频电流消融掉引起房颤发作的异常心肌组织,从而达到治疗目的。

这只机械臂由医生操控,在手术的同时,医生可通过显示屏实时观察患者心脏内部的情况。

圣玛丽医院的心脏病专家温·戴维斯医生说:“此前,我们操作这一手术时,必须非常谨慎地控制导管位置。我们不希望在病人心脏内不需要洞的地方弄出个洞来。现在使用机器人操作,可以使导管尖端在病人患处固定不动。”

戴维斯认为,机器人在心脏病治疗领域有巨大潜力。“随着进一步发展,这种机器人将来能够自动进行复杂的手术操作,增加病人治愈的机会,降低手术风险,”他说:“这种机器人能够精准控制导管运动。而此前,医生要达到这一水平,需要相当长的时间。”

除了心脏手术,欧洲科学界还在研究利用机器人完成其他外科手术。英国科学家与德国、意大利和以色列同行合作,于2011年开发出了一款神经外科手术机器人,以期减少手术过程中患者的创伤,提高手术的安全性。

“精细”是机器人在手术台上的最大优势。在神经外科的显微手术中,医生最多只能完成4种精细动作模式,而这种机器人可完成13种。这种机器人还可以感知手术部位的情况,及时调节动作的力度和方向。它动作幅度小,可完成非常精细的手术,适用于脑肿瘤、癫痫、帕金森氏症等手术。

 
  
  
  
  
 
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