专访香港大学新兴技术研究所所长席宁:人形机器人从实验室步入实用阶段还面临诸多挑战 编程复杂程度较工业机器人成倍增加

2024-08-26 09:40:06 每日经济新闻 

席宁,现任香港大学讲座教授、新兴技术研究所所长,曾任美国密歇根州立大学电气与计算机工程系的杰出教授,并任该大学机器人自动化实验室主任。

席宁是IEEE Fellow。电气和电子工程师协会(IEEE),是国际性电子技术与信息科学工程师学会,是全球最大的非营利性专业技术学会,建会于1963年。IEEE Fellow 为学会最高等级会员,是 IEEE 授予成员的最高荣誉,旨在表彰那些在电气、电子工程、计算机科学、信息技术等相关领域中作出重大贡献的个人。每年只有不到 0.1% 的 IEEE 成员被提升为 Fellow。席宁还被选为IEEE机器人与自动化学会2018至2019年度的主席,而该学会是国际上最为重要的机器人与自动化学术组织之一。

2024世界机器人大会于8月21日至25日在北京举办,今年是世界机器人大会举办的第十年。作为大会的常客,席宁在大会期间接受了《每日经济新闻》(以下简称NBD)记者采访。

工业机器人发展面临一些新的技术瓶颈

NBD:在工业机器人领域,您认为哪些关键技术亟须突破以实现更高效、更灵活的自动化生产?

席宁:就工业机器人行业的发展来看,还面临一些新的技术瓶颈。具体而言,一是机器人编程问题。编程解决的是机器人与人之间的交互,人怎样把让机器人做的事情、把人的技能“传授”给机器人,传统方法是通过编程来实现的,也就是为机器人编写机器语言,但编程非常耗费时间。随着人工智能的发展,有很多新的方法,我们需要开发新的编程手段,让机器人更容易被应用,这是需要解决的问题。

二是机器人的校正问题。机器人到了一个新的环境,需要建立跟工作环境之间的关系,不是往工位上一安装就可以生产了。机器人有自己的坐标,要与工厂的坐标建立联系,要做很多校正工作,这是一个很复杂的过程,需要专业人员来做。但是现在的生产线是灵活的、柔性的,应用企业经常要变换产品生产线,这意味着要经常变换校正的过程,这样就阻碍了机器人技术的发展,阻碍其效率的真正提升,需要技术快速解决这个问题。

三是机器人跟多种传感器的融合度不高。要使机器人更加智能,真正达到具身智能,跟多种传感器的融合是关键,这也是工业机器人未来发展的前沿和技术需求。由于人工智能的出现,对解决这个问题有很大的促进作用,因为人工智能首先是建立在传感器的基础之上,这些年很多科研人员,包括企业在这方面都在努力,当然也取得了很多成就,但是离我们真正期望的还有一段距离。

NBD:为了解决这三个问题,您的研究团队目前取得了哪些进展?

席宁:我们在这些方面有很大的投入。在机器人编程方面,以工业机器人为例,我们要用机器人制造产品,首先得有这个产品的CAD(计算机辅助设计软件)设计模型和图纸,比如让机器人喷涂一个零件,如果用传统的编程方法,可能需要一两周,效率很低。我们通过开发一些新的方法,基于产品的CAD设计模型,直接产生机器人的程序来做这件事,计算机就可以自动产生机器人的运动轨迹,两三个小时就可以把整个程序编好,效率大大提升。

机器人在服务业的应用方面,我们也开发了一些新方法,比如用自然语言编程,直接告诉机器人你要做什么事,这也是对机器人的编程方法。

另外,在机器人校正方面,怎样快速建立机器人跟环境的关系,我们建立了一整套数学模型,来有效描述机器人跟环境的关系,进而帮助我们在一个未知动态的环境中快速建立这个关系。我们在这些方面都有很多投入。

2024世界机器人大会上展出的人形机器人 每经记者 张蕊 摄 机器人是连接人与数字世界、物理世界的中间接口

NBD:今年人形机器人非常火爆,您觉得人形机器人技术从实验室阶段走到实用阶段,面临最大的挑战是什么?

席宁:刚才谈到,工业机器人里有三个关键技术问题是我们要克服的,从而把工业机器人变得更加智能化。但是这三个问题在人形机器人上变得更加突出,也就是说,人形机器人的出现并不是解决了这三个问题,而是加剧了这三个问题。

比如编程问题,工业机器人是在特定的场景解决特定的任务,编程再复杂,可以有工程师进行专门的编程,还是可以去用它。但人形机器人的场景、任务是多样化的,编程过程非常复杂。

同时,工业机器人一般就六七个关节,用传统的编程方法,就是在关节空间里面编,但人形机器人有三四十个关节,编程的复杂程度成倍增加,这些问题都有待解决。

另外就是建立机器人跟场景之间的关系问题,工业机器人安装好了就不动了,基本上处理的对象也是固定的。人形机器人走来走去,每到一个地方就要停下来,而且有时候一边做事情一边还在走动,它的场景不仅是多变的,而且是动态的,这样与环境之间要建立的关系就更复杂了。

这些在工业机器人里没有解决的问题,到人形机器人里难度变得更大。当然,工业机器人相对于人形机器人肯定是更为成熟的。

NBD:您对未来五年或者十年机器人技术的发展有哪些展望?

席宁:机器人与我们所说的传统的机器,比如火车、汽车这些东西有本质的不同。

这个世界上现在有物理世界,也就是我们所说的有汽车、有房屋、有城市,这些是物理世界;同时,由于信息技术的发展,产生了一个虚拟世界,也就是数据的世界;当然,还有人。这是一个三元世界的模型。

这个三元世界是有一个东西把它们联系起来的,你可能会说是数据,但数据是哪来的?数据是通过传感器的测量而产生的,数据通过传感器来反映物理世界,所以传感器是连接数字世界跟物理世界的一个接口。我们测量了物理世界,测量了工厂,产生了数据,而人工智能对这些数据进行处理,进而做出一些决策,决策物理世界制造系统应该怎样运行才能更有效,从而付诸实践。

也就是说,从数字世界要回到物理世界,有一些手段来实现,需要另外的接口,这个接口就是机器人,机器人把人工智能数据以及产生的智能化决策,通过自动化技术实现出来,作用到物理世界,提升效率。所以机器人是连接三元世界,包括人和数字、人跟物理世界中间的一个接口。而做到这一点是我们未来努力的方向。

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(责任编辑:董萍萍 )

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