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機器人總動員:瞧瞧它們的新絕活

2023年08月31日08:48 | 來源:光明日報
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原標題:機器人總動員:瞧瞧它們的新絕活

大模型增強機器人交互和推理能力,人形雙足機器人、智能仿生機器人等新產品涌現,工業機器人向觀眾展現著驚人臂力和靈敏度……日前,2023世界機器人大會在北京舉行。從栩栩如生的仿真人形機器人、外骨骼穿戴式助行器,到工業機械臂、外科手術機器人……大會博覽會期間,全球約160家機器人企業和科研機構的近600款先進技術和產品參展,其中60款新品是首次亮相。這麼多趣味性與科技感十足的機器人同場“炫技”,勾勒出機器人加速走進日常生活的圖景。

融合感知,虛實結合的智能驅動

30秒內穿戴整齊,輕輕抬腿,就可快速行走,隻需彎腰發力,即可輕鬆抬起近40千克的重物……如今,在電影中走紅的外骨骼機器人已經從科幻世界走進現實,在康養、工業、消防等多個領域得到應用。

黑色酷炫的外觀和便捷的穿戴方式,“白虹3.0”外骨骼機器人以其優良助力效果而聞名。“最新款產品,針對康養、消防領域特定需求進行了迭代升級。”中國電科機器人有限公司研發工程師李昀佶向記者介紹,本著“機器換人”“機器替代人”理念,“白虹”將人體運動狀態與機器輔助效果緊密結合,使機械能可精准傳遞到人體髖部、腰部,並起到支撐保護作用,從而輔助人體實現行走、奔跑、上下樓梯和彎腰搬運等肢體運動。

記者在現場看到,當使用者准備做出抬腿動作時,“白虹”能馬上提供動力輔助抬起,當你剛要彎腰起身,它就能敏銳識別動作意圖,背部背杆會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,達到保護腰部肌肉和關節健康的作用,有效降低人體體力消耗,緩解肌體疲勞。

“新版本機體更輕便,體驗更舒適。通過高性能控制算法,‘白虹3.0’可實時檢測人體運動狀態,分析得到人體運動意圖,自動跟隨使用者的腰部、腿部運動,為人體提供有效助力,其‘腰部搬運助力+腿部行走助力’相結合的功能為業內首創。”李昀佶說。

當前,融合感知、數字孿生、人工智能、結構仿生等新技術加速滲透,機器人呈現出虛實融合、智能驅動、泛在交互等發展特征。

以今年大會上Festo展出的仿生飛行家族新成員“仿生雨燕”為例,其體內有著十分緊湊的構造,容納了扑翼機構、扑翼控制元件、通信技術、升降舵和尾翼。在一個非常小的空間內,安裝了一個無刷式電機、兩個伺服電機、電池、齒輪箱和幾塊電路板。同時,通過超寬帶技術(UWB)室內無線電導向系統,主控電腦、無線電模塊和飛行器之間實現交互,仿生雨燕可在定義的空域內實現協調、自主的群體飛行。

值得注意的是,今年的機器人產品中出現了很多“六軸+附加軸”的機械臂。

在展會現場,一條黑色軌道上,橙色的6軸機械臂正在地軌上運動作業。這是庫卡工業機器人直線6軸的新產品KR FORTEC-2 ultra和RL4000地軌,庫卡工業自動化工程負責人、智能焊接產品經理黨園清介紹,它可以應用在焊接、涂膠、機械加工、搬運、碼垛等方面,展會上的這款可以搬運480千克重的物品,還可以根據客戶需求實現最大負載800千克。

黨園清說,工業機器人對於精度要求非常高,比如庫卡此次展出的六軸焊接機器人,精度已接近於頭發絲。

人形機器人,“忽如一夜春風來”

如果將機器人融入我們的生活,人形機器人就是一個最好的選擇。

“君不見黃河之水天上來,奔流到海不復回。”“無邊落木蕭蕭下,不盡長江滾滾來。”

一走進博覽會場館,就傳來這一聲聲高昂的吟誦聲。循聲望去,原來是仿生人形機器人“李白”和“杜甫”在把酒吟詩。一旁,幾張機器臉配合TOF深度攝像頭,還可以捕捉和再現幾乎所有的人類微表情。

“好詩!太白兄!”一旁的杜甫正伏案書寫,時而眉頭緊鎖、時而閉眼搖頭,每一個神態動作都順滑自然。據工作人員介紹,杜甫和李白是今年的新面孔,這兩個智能仿生機器人可以彼此互動,更具趣味性。

“我們今年帶來了自主研發的超級電機,也就是機器人的可動關節,又叫柔性執行器。它能更柔和地展示出機器人的動作,讓機器人的動作更像人。我們還在去年的基礎上將機器人的皮膚進一步升級,讓它在觸覺和視覺上更像人,真假難辨。”EX機器人集團研發工程師西爾告訴記者,仿生人形機器人最符合人們對機器人的印象,它不僅擁有人類的外形,還可以模仿人類的語言、動作和習慣。

為什麼要將機器人做得如此逼真?“我們工作生活中使用的大多數工具都是根據人來設計的,如果一個機器人有著跟人一樣的身體結構和行為方式,它們就可以更自然地使用工具完成各類工作。”在西爾看來,人形機器人在外表、動作、認知等方面更接近於人類,這方便其打破機器人應用場景的壁壘,走向通用智能。

事實上,人形機器人是集機械、材料、電子、控制、智能、仿生等多學科交叉的產物,產業帶動性強,但技術難度也高,尤其需要軟硬件上的結合。

在現場,優必選科技的Walker X、熊貓機器人優悠等大型人形機器人再次集體亮相,為現場觀眾還原展示了大運會閉幕式現場的騎平衡車。

“我們的‘人形機器人智能多模態交互系統’,是集人機交互、指令理解、自主規劃、任務執行等技術於一體的智能系統。”據工作人員介紹,該系統接入AI大模型后,利用優必選大型人形機器人自帶的視覺、語音、3D深度、壓力等異構多源傳感器獲得的多模態數據進行融合感知,不僅可以明顯提升人形機器人在實際應用場景下的自主決策能力,還能依靠自身的視覺感知系統構建其所處環境的3D語義環境地圖,並且通過多輪交互的方式准確提煉對話中的人類語義信息,自主生成可執行的擬人化任務指令流,讓人形機器人合理並准確地執行任務。

“AI大模型、具身智能等技術與機器人的有機結合,讓我們看到了很多雙足行走的機器人,看到了與人皮膚很像的機器人。未來擬人類的機器人可能將是產業風口和發展方向。”對於人形機器人的發展,中國電子學會副秘書長梁靚感覺“一開始爬坡很慢,突然間開始加速”。

行走速度最快可以達到每小時6千米的“悟空”,通過融合腿足運動技術與環境感知技術,實現了機器人的三維環境地圖構建和自主動態導航﹔全身超過60個智能柔性關節的“七仙女”,是一款真正能實現陪護功能的雙足保姆機器人﹔“多拉”的背后,是視觸覺雙模態模型與模仿學習機能,這使得它能夠更快速地適應不同的環境和任務……

不得不說,技術交叉融合趨勢愈發明顯:人形機器人“忽如一夜春風來”!

“機器人+”,行業應用加速拓展

走進“機器人+制造業”展區,新鬆白車身點焊機器人工作站吸引了記者的注意,隻見4台兩米多高的大型工業機械臂,同步搖頭、轉身,正在白色的汽車骨架上“戳戳點點”,高精度、高節拍地自主完成汽車點焊動作。

“汽車點焊是工業機器人的高端應用領域,其難點在於機器人控制系統定位精度和點焊效率。”據沈陽新鬆機器人自動化股份有限公司行業經理馬騁介紹,工作站使用的新一代工業機器人採用公司自研的控制和軟件系統,焊接效率高達2.2秒/點,達到行業領先水平,並可滿足鋼點焊、鋁點焊等多種焊接工藝。

“目前,已有近百台點焊機器人進入國內多家汽車主機廠,被廣泛應用於傳統車企,在新能源汽車廠商中也有使用。”馬騁說。

隨著工業機器人應用場景不斷拓寬,生產環境對機器人的體積、重量、靈活度提出了更高的要求。工業機器人正向著小型化、輕型化、柔性化的方向發展,“人機協作”成為工業機器人研發的重要方向之一。

機械臂夾取蘋果輕輕擰動,模仿果農採摘的手法,蘋果便被輕鬆摘下,放入傳送帶……國家農業智能裝備工程技術研究中心展示的AutoPicker多臂蘋果採摘機器人,專為矮化密植果園設計,每小時可採摘400∼550個果子,整合了採果、納果、儲果三大功能,實現全程自動化採收。

6個工業機器人、9個工藝流程,安川首鋼的新能源電池盒機器人智能生產線正快速工作,所有工業流程配備數字孿生系統,可實現虛實聯動,讓管理者隨時掌握生產線狀態。

如今,制造業、農業、商業等應用領域遍布機器人身影。創新技術迭代加速,應用領域不斷細分,是本屆機器人大會帶給記者的直觀感受。

記者從2023世界機器人大會了解到,我國工業機器人銷量已佔全球的一半以上,連續10年居世界首位。此外,我國工業機器人的智能化趨勢日益明顯,據專業測評顯示,國內人工智能大模型在工業應用領域,已在部分行業實現國際趕超。但也要看到,我國機器人產業發展仍面臨技術積累不足、高端供給缺乏等問題,需要進一步推動機器人產業邁向中高端。

今年年初,工信部等17部門聯合印發的《“機器人+”應用行動實施方案》提出,到2025年,制造業機器人密度較2020年實現翻番,服務機器人、特種機器人行業應用深度和廣度顯著提升。

“各類創新主體的產出質量穩步提升,創新鏈條不斷完善,有力促進了機器人產業向高端化升級。”工信部副部長辛國斌在大會上表示,中國不僅連續多年穩居全球最大的機器人市場,還在技術創新、高端制造、集成應用中發揮越來越重要的作用,機器人產業正逐步逼近變革躍升的臨界點,蘊含著澎湃的發展動能。

“我國擁有全球最大的機器人市場,最豐富的應用場景,有條件、有能力把握住變革機遇,為全球發展貢獻更多方案和智慧。”辛國斌表示,下一步,工信部將大力推動機器人產業高質量發展。一是堅持應用牽引,深入推進“機器人+應用行動”,加快成熟場景推廣,鼓勵新興領域先行探索。二是堅持創新驅動,建立用戶單位和機器人企業協同創新機制,帶動一批高端整機關鍵零部件和工業軟件創新突破。三是堅持融通發展,堅定企業發展信心,激發企業創新活力,加強央地協同,共同培育世界級機器人產業集群和應用示范基地。

展望未來,中國電子學會副理事長兼秘書長陳英說,高端化、智能化和生態構建是中國機器人產業未來發展的關鍵詞。新技術加快融合創新突破,機器人應用場景持續擴展,大模型將成為機器人的智能大腦,機器人將助推行業數字化轉型,機器人生態加速共融共生。

(本報記者 崔興毅)

(責編:楊曦、陳鍵)
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