【专家】多学科共融，促进机器人行业发展

前言

机器人和多学科的关系是怎么样的？

中国这几年的机器人发展取得了很大的进展，但未来的发展可能还要去挖掘怎么去创新。苏州大学机电工程学院院长孙立宁教授，他在第九届中国国际机器人高峰论坛带来的报告是“多学科融合助力机器人技术创新与发展”从机器人和科学研究的角度带来了他的思考。

他提出，智能制造的体系下，实际上机器人的发展是智能制造装备的一个重要的单元，但实际上智能装备加上智能产品就描绘了未来的智慧生产和智能制造，生产和生活方式会发生很大的变化，也能进而产生技术创新、产品创新。机器人也跟5G、互联网、人工智能的关系又非常密切，他认为，从智能制造的角度，一定不能抛开其他学科的发展，多学科交叉是机器人研发和创新的一个重要的思路。同时他举例道，智能化的发展主要是在传感器工业机器人的发展，在商超和在车间里面的应用操作，再就是人机协作这一点大家得到了认证，最终机器人的目标是追求网络化，因此他提出，工业机器人的智能化，因此无论在部件、本体和应用以及在相关的技术上，其实都还有进一步的研究价值。

从机器人基础研究方面，例如如何达到高速、高精、重载的性能，他指出，目前我们的设计还没有过关，设计学在其中也能起到至关重要的作用。同时，材料的发展也会促进核心零部件发展、本体技术能够更轻量化、更高性能。从机器人发展的角度，机器人发展越来越向3C领域代替人工，他举了一个例子：比如说我们在做香肠包装分捡上，没有任何技术含量有人就可以，但是人不够了怎么办？因此想到了机器人，想到了一个很好的配置，用并联，并联的好处就是速度快，但是载荷小，正好适合抓这种东西。它由于又是动态环境不规则的，于是那肯定想到了视觉，视觉要快、要准，所以对视觉的闭环系统。而这样的应用场景在未来的3C领域，像电器零部件、牙膏牙刷以及其他的药品方面会得到很好的应用，这是工业机器人在交叉拓展应用上的小案例。孙立宁教授提到，在汽车领域实际上还有很多的环节并没有完全自动化。目前在包括电焊、喷漆方面的应用，在车门的安装装配和喷漆检测等。而智能制造的概念就是在生产的过程当中，对加工本身的装备以及加工质量进行检测，这样形成了一个闭环系统，过去更多的是开环系统。他又举例道多机器人的概念，像车门的安装一般来说是人进行的，但因为车门很大，人安装尺寸精度很差，而且刚度很弱，但又很难用单一机器来装，于是为了保证机器人的坐标跟车的坐标以及跟部件形状的关系，从配置上形成了三层机构，在天棚上、地面、底下都有机器人，进行立体的作业。
其次，他补充，在学科交叉下，机器人单一工艺上变为多工艺。过去流水的时候把工艺分开，现在在一个工作站里面有可以做很多相关的工作，包括搬运以外，机器人可以实现到车里面去进行铆接或者是加工。在焊接的动作，人也可以进行协同，在加工的过程当中，机器人把车门通过一个现场检测得到了车门的精准坐标，这是个非常重要的技术，也是多学科交融发展带来的成果。目前服务机器人逐渐加入家庭领域、进入人的领域，多个行业随之会得到改变和发展。孙立宁教授提到，目前实现家庭的生活包括孩子的教育，以扫地机器人为代表的家政，包括我们国家老年化的出现，老年人的洗澡，包括大小便和家庭的陪护方面很有需求，像教育、康复、老年陪伴、家庭保姆这些方面，多个行业的机器人应用都有很好的产业价值。包括健康，人做的所有一切事情都是为了生活，健康也是很重要的，当前技术的发展跟过去的模式不一样的，当前健康的模式也向智能化、网络化、精准个性化发展。
因此从装备来看，人的检测永远是第一位的，第二是微创手术达芬奇，第三个是远程医疗，第四个是移动医疗，各种发展使人带动了便携的系统。最后一个发展是康复，人的视网膜、牙齿等等都是造出来的，然后机器人跟生命体结合，使人类健康，包括我们国家有残疾人、老年人，助老助残就发展起来了，这些就是交叉学科促进行业的一部分代表。

在医疗板块他提出了卖了4千多套一套2千多万，但仍因为医疗水平能因此提升而供不应求的达芬奇的例子。他进一步指出，从服务业态来看，现在中国的家政很复杂，高端机器人不可能达到便宜，但是服务又要求像智能一样，所以未来服务得像博士一样聪明，像家电一样便宜，怎么便宜？
孙立宁教授认为互联网对于未来的服务界，使得智能化、低成本找到了很好的空间。而他也提到，目前人工智能非常火热，但是它很重要的载体是机器人，也让机器人能够在工业和各种场景下更加智能，在非常多的场景下，机器人和传统行业都是相互交融和融合促进的。他提到上个月在苏州做了一个大事，他们团队、还有北京的刘教授在联通总部，实现了第一个5G环境下的多点、多器官手术。北京一个专家、苏州一个专家，同时控制机器人，然后对两头猪进行手术，过去手术只敢动一个器官，这次两个器官，一个心脏，一个是肝脏，再次拉动了在5G环境下对于高端医用装备的可行性，也得到了社会各界的认可。他指出，其意义在于将来医生包括北京的专家可以同时控制好几台机器人，同时很多医生可以操作一个机器人，这种远程医疗技术解决了高端医生的资源。谈到学术的问题，孙教授提到生命科学技术和纳米结合具有非同一般的重要性，表现在通过生物学的原理来发展机器人，例如目前的机器人大狗也离不开这种生命科学的原理。同时他指出，自然界给了我们很多的启迪，机器人大狗就来自于机构仿生和功能仿生，他认为，或许未来也能够利用生物学的原理，在感知方面进行创新。他又提到了双轮机器人，认为这也是人工智能、机械技术等高度融合。“人工智能技术能够对机器人技术产生很重要的结果。这些技术不一定要到我们的家庭里去，这些技术能够对未来装备提升有很大的作用。”他这样阐述了其重要性。他又谈到了一些对于人的探索，“过去我们说人的认识控制从上至下，实际上我们做一些探讨，自下而上来认识智能的原因。比如说我们看过去人的发展是单细胞，简单的多细胞，实现了多细胞的发展，人是这样发展过来的，智能也是一样，简单运动到复杂运动，到我们逻辑思维高级的生物发展过程，我们人类是最高级的，小蚂蚁是最低级的，这个里面很多结构是相同的，但是这个里面的神经元很重要。” 
他指出，神经元的模型很复杂，平时是动态的波形，受到了刺激以后就发生了变化，从细胞的模型开始入手，可以用基建理论建立一个模型，随后把这个模型缩小化，然后用电路做成了标准电路，对水质进行神经切割，连上了以后用它来导通，证明其对神经修复就非常重要，通过实验结果非常吻合，使水质流通了，这证明神经模型是对的。人做机器人的认识是来做人的工作，最终是太空，还有量子，人们想要突破就得认识它，然后改造它，这就需要工具，那工具就是机器人。

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文章来源：中国机器人网

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