作為當(dāng)前科技變革最重要的領(lǐng)域之一，機器人的發(fā)展將對人類社會的生產(chǎn)模式和生活方式產(chǎn)生深刻影響。

RoboCup機器人世界杯中國賽賽場，西安高新第一中學(xué)的學(xué)生正在參賽

“過去40億年中，生命都是按照有機化學(xué)規(guī)律而演變的。人工智能和計算機的出現(xiàn)，改變了這一規(guī)律。也就是說，我們可以用人工智能和計算機來設(shè)計一種無機的智慧生命，而機器人就是一種無機智慧生命的代表。”中國工程院院士、中國自動化學(xué)會理事長鄭南寧在近日舉行的2019國家機器人發(fā)展論壇開幕式上如是說。

作為當(dāng)前科技變革最重要的領(lǐng)域之一，機器人的發(fā)展將對人類社會的生產(chǎn)模式和生活方式產(chǎn)生深刻影響。

按照需求劃分，機器人可分為工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人。2016年我國機器人“十三五”規(guī)劃公布，其中提出的主要發(fā)展方向，就包括加強基礎(chǔ)理論和共性技術(shù)研究、推進工業(yè)機器人和服務(wù)機器人的應(yīng)用示范、加大機器人職業(yè)培訓(xùn)教育力度等內(nèi)容。

從本次論壇上全國各地專家的交流中不難發(fā)現(xiàn)，我國機器人產(chǎn)業(yè)正朝著既定的發(fā)展方向前進，但在實際操作過程中，還存在一系列問題有待解決。

服務(wù)機器人市場現(xiàn)狀：

需求巨大 仍待成熟

在大會主論壇上，中國科學(xué)院自動化研究所研究員侯增廣以康復(fù)機器人為例，指出服務(wù)機器人在國內(nèi)擁有大量的市場?！翱祻?fù)科室的綜合性很強，中風(fēng)患者、脊椎損傷患者和神經(jīng)損傷患者都有康復(fù)需求。心腦血管、腫瘤、肢體骨折等住院患者也有相當(dāng)一部分需要康復(fù)治療?！?/p>

侯增廣指出，如何將生物智能與機器智能融合，是機器人技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，也是康復(fù)機器人研究者需要解決的問題?！翱祻?fù)機器人在中國存在很大的市場。但起步較晚，還缺乏成熟的、市場普遍認可的產(chǎn)品。”

因此，基于人機交互的控制研究將是未來康復(fù)機器人發(fā)展的一個重要主線。

幸運的是，國內(nèi)已有一些研究者在交互領(lǐng)域進行嘗試。

電子科技大學(xué)自動化學(xué)院教授程洪在分論壇上向聽眾介紹了其所在團隊多年來在外骨骼機器人方面的研究成果。

程洪表示，以往用于康復(fù)治療的外骨骼機器人僅通過單純的運動協(xié)作對穿戴人進行動作訓(xùn)練，但無法感知和分析穿戴者受到的壓力。其團隊研發(fā)的認知云外骨骼機器人則能通過感知、評估和增強穿戴者與機器人組成的混合系統(tǒng)進行認知協(xié)作。

這類人機交互智能轉(zhuǎn)化的研究成果離不開人工智能系統(tǒng)的發(fā)展，人工智能與不同的醫(yī)療場景相互疊加，未來的應(yīng)用方向也愈加廣闊。

除了康復(fù)機器人，為老齡化群體提供幫助的護理機器人也是一類典型的服務(wù)機器人。北京航空航天大學(xué)機器人研究所所長、教授陳殿生指出，有別于工業(yè)機器人的設(shè)計思路，服務(wù)機器人應(yīng)使用柔軟、安全的材料，更注重實現(xiàn)自然的人機交互。

但即便是讓機器人為老人翻身，也需要程度極高的靈巧操作技術(shù)。“目前技術(shù)難題沒有攻克，產(chǎn)業(yè)還在培育階段，使用剛性結(jié)構(gòu)的護理機器人存在應(yīng)用性差、成本高等問題?！标惖钌硎?，這意味著掌握人機自然交互和機器學(xué)習(xí)與智能控制之外，如何讓機器人學(xué)會感知和理解環(huán)境、研發(fā)出剛?cè)?a href="http://m.makelele.cn/tags/耦合/" target="_blank">耦合的結(jié)構(gòu)也是研究者面臨的問題。

工業(yè)機器人發(fā)展方向：

柔性靈活 逐步下沉

實際上，不僅是服務(wù)機器人，工業(yè)機器人在商業(yè)化路上，也迎來了人機協(xié)作的新階段。

abb集團亞洲、中東及非洲區(qū)總裁顧純元在論壇發(fā)言時指出，機器人與人類的關(guān)系經(jīng)歷了競爭、共存、協(xié)作和共事四個過程。與傳統(tǒng)的人機隔離工業(yè)機器人相比，協(xié)作機器人是帶有柔性自動化特點、能夠與人類并肩合作的典范。

顧純元還提到，因為設(shè)計、安裝和調(diào)試的負擔(dān)比傳統(tǒng)系統(tǒng)少，協(xié)作機器人更易部署和使用，這也是未來降低中小型企業(yè)自動化門檻的重要舉措。

“工業(yè)機器人作為高端裝備，是制造業(yè)皇冠上的一顆明珠?！辩笫悄芸萍加邢薰綜TO韓峰濤表示，目前在國內(nèi)，工業(yè)機器人應(yīng)用的領(lǐng)域其實并沒有大眾想象得那么多。

據(jù)統(tǒng)計，工業(yè)機器人出貨量較多的行業(yè)包括汽車、3C（電腦、通信和消費電子）、金屬加工、橡膠/塑料工業(yè)加工等。這意味著，還有許多行業(yè)沒有工業(yè)機器人參與其中。

“機器人的高低端程度是按照應(yīng)用的市場級別來區(qū)分的。一個僅在汽車廠做搬運的機器人，因為其所處行業(yè)較為高端，所以費用也會比較貴。”韓峰濤解釋，隨著具有搬運功能的機器人逐步下沉到其他行業(yè)，從高端裝備向?qū)I(yè)自動化設(shè)備轉(zhuǎn)移，勢必會面臨成本降低的問題。

不論所處領(lǐng)域如何，其發(fā)展都會經(jīng)歷超額利潤期、平臺期和下降期。在韓峰濤看來，國內(nèi)的工業(yè)機器人紅利期已過，企業(yè)在發(fā)展大潮中需要找到自己的方向。

但這并不意味著低端設(shè)備和高端設(shè)備存在沖突。

“目前采用的工業(yè)機器人只能夠說是一個可變通的專業(yè)設(shè)備，上百臺機器人可以合作焊接一輛車，但卻無法組裝一把非常簡單的椅子?！?/p>

低端領(lǐng)域的高端應(yīng)用，是未來需要解決的問題。韓峰濤提到，在從未使用或很少使用機器人的勞動密集型產(chǎn)業(yè)，面臨著勞動力短缺、人力成本增加等現(xiàn)狀。但機器人無法勝任在人看來很簡單的任務(wù)，這恰恰是機器人領(lǐng)域的研究難題。

對較少使用機器人的行業(yè)來說，機器人的到來并非搶走人類的飯碗。顧純元指出，在醫(yī)藥、食品飲料等品類多、空間小、靈活度要求高的領(lǐng)域，機器人可以代替人類完成重復(fù)性、繁重或危險的工作，而最需要柔韌性和靈巧度的工作，則由人類去完成。

機器人教育路在何方：

培養(yǎng)興趣 組織協(xié)同

此次論壇在浙江紹興柯橋區(qū)舉辦，與論壇活動一同進行的，還有RoboCup機器人世界杯中國賽。來自國防科技大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校的3000多名師生匯聚賽場，就機器人足球、機器人救援、機器人格斗等項目展開角逐。

從連年舉辦的賽事和逐年擴大的規(guī)模不難看出，機器人產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展對青少年教育的影響愈發(fā)強大。作為科學(xué)教育的一部分，機器人大賽可以幫助學(xué)生理解機器人操作原理、增強動手能力、領(lǐng)悟人機交互魅力，其影響不言而喻。

在賽場上的多名指導(dǎo)教師告訴《中國科學(xué)報》，目前以學(xué)校為單位參加機器人競賽的，大多在賽前以社團、興趣小組等形式選拔和培養(yǎng)選手。也有一些隊伍由民辦教育機構(gòu)和當(dāng)?shù)乜萍拣^等組織聯(lián)合指導(dǎo)。

不論是大學(xué)、中學(xué)還是小學(xué)，已經(jīng)有越來越多的學(xué)生對機器人展露出濃厚的興趣，不少參賽選手處于低齡階段。但在一些帶隊教師看來，目前的機器人教育面臨著缺乏專業(yè)指導(dǎo)、沒有教學(xué)大綱或標(biāo)準可循等問題。

在中科院自動化研究所研究員劉希未看來，機器人教育是科學(xué)教育的分支之一，而科學(xué)教育不適合做一個一刀切的課程標(biāo)準，但的確需要有一個框架性的綱要進行引領(lǐng)和指導(dǎo)。

比如美國針對科學(xué)教育設(shè)定的框架體系，可以詳細到每個學(xué)齡段要掌握哪些具體的概念，對交叉領(lǐng)域涉及到的知識點也有相應(yīng)的概括，包括需要學(xué)生掌握什么樣的技能?！暗趪鴥?nèi)并沒有類似的文件，整個行業(yè)一直都在摸索。”劉希未表示。

“還是需要整個行業(yè)的一個大討論，應(yīng)當(dāng)讓政府組織行業(yè)中的各個成員進行溝通，而不是政府單方面或者只跟某一家企業(yè)商討一個標(biāo)準。”劉希未坦言，這個問題確實較為棘手，而且標(biāo)準確立之后，還需要考慮伴隨技術(shù)進步常變常新。

“跟傳統(tǒng)教育不同，這意味著科技教育需要有多樣化的選擇，提供給不同需求的學(xué)校，讓有不同興趣的學(xué)生有選擇的余地?！眲⑾Ｎ幢硎荆Ｍ磥韲鴥?nèi)有更多的創(chuàng)新型機器人企業(yè)嶄露頭角，為機器人教育事業(yè)提供引領(lǐng)型的、具有中國特色的幫助。