面向人类：机器人不变的初衷 ——谈人工智能与机器人融合发展
文库划重点：目前我国市场上的众多服务机器人如哈工大迎宾机器人威尔、工大餐饮宾馆服务机器人小智、优必选的CRUZR、小米智能的小觅等大多采用性能低端的舵机作为核心驱动原件，在精度、速度、力量、稳定性、寿命、矢量控制各个方面远不及采用工业伺服电机系统的服务机器人。底层伺服驱动、新型伺服电机、高精度减速器等核心技术被国外垄断，严重制约了我国机器人行业的发展。
即使是在科技如此发达的今天，我们仍处在解放生产力这一发展初衷。
1956年的夏季，John McCarthy等人首次提出“人工智能”概念：人工智能就是要让机器的行为看起来就像是人所表现出的智能行为一样。
从1997年IBM公司“深蓝”电脑，到2016年DeepMind公司的AlphaGo，人工智能技术无不努力践行着最初的理念，Siri、Cortana、DuerOS等对话式语音控制系统也进入了人类生活。即便如此，我们还只是徘徊在智能的大门前。
厚积薄发，机器人市场需求快速增长
想要真正做到解放生产力，走向智能化，必须解决的是如何使机器面向人类。特定环境下的特定任务完成已不再是技术难题，解决机器面向多角色、多场景的规模化任务仍是一大挑战。
赋予机器类人思维，让机器展示出像人一样的行为，这是我们渴望人工智能技术做到的事情之一。人工智能包括自然语言处理、语音识别、计算机视觉、机器学习、知识图谱和人机交互等技术，它依赖于海量数据的处理、存储、传输。
机器人，作为集成人工智能、机械、电子、控制、传感等多学科先进技术于一体的自动化装备，从应用分类上，可大体分为工业机器人、服务机器人和特殊应用机器人。传统工业机器人的发展使得机器人的硬件基础相对完善，日本、欧洲和美国作为工业机器人制造强国，实现了精密减速器、控制器、伺服电机、传感器等核心零部件完全自主化；中国、韩国虽落后于日欧美，但都在加紧布局，持续推动机器人产业硬件基础发展。整个机器人市场规模持续快速增长，各国加紧布局，推动创新政策支持。
为使机器人真正成为减轻人力负担有效又可靠的途径，当今时代背景下机器人既需要继续发展肢体构架等硬件支撑问题，又需要解决赋予其“思维能力”的算法问题，实现其在家庭服务、交通、医疗等多领域的广泛应用。
技术受限，底层伺服系统落地的瓶颈
我国机器人底层技术及基础部件制造处于劣势，核心零部件依赖进口导致国内机器人企业偏向于系统集成，企业集中在中低端产品，以组装和代工为主，这极大地限制了我国机器人自主发展与创新突破。
底层伺服系统是机器人产业必须用到的关键零部件，在机器人整体硬件成本中占有相当高的比重。目前我国市场上的众多服务机器人如哈工大迎宾机器人威尔、工大餐饮宾馆服务机器人小智、优必选的CRUZR、小米智能的小觅等大多采用性能低端的舵机作为核心驱动原件，在精度、速度、力量、稳定性、寿命、矢量控制各个方面远不及采用工业伺服电机系统的服务机器人。底层伺服驱动、新型伺服电机、高精度减速器等核心技术被国外垄断，严重制约了我国机器人行业的发展。
高集成化的伺服系统是机器人底层发展的大趋势，不仅是高端机器人领域的核心技术，还是一次工具革命，更是极大地驱动了传统制造产业智能化升级。
高集成度的伺服产品综合技术壁垒较高，伺服的难点不仅在把驱动器、电机、减速器等高度集成，最难的是使拥有国际水平的伺服控制技术和电机技术兼容所有硬件。传统机器人厂商多专注于某一核心部件的研发生产，如纳博特斯克、哈默纳科专注于减速器的研制生产，全球四大工业机器人生产商都使用自己生产的控制器加外购伺服电机和减速器来生产自己的工业机器人。这种现象的普遍性使得在市场应用中需从不同供应商采购非集成化零部件，导致机器人的兼容性差。另外，传统伺服产品针对中大型工业环境应用，体积较大，厂商忽视中小型伺服市场，大多不开发高集成度的伺服产品。
欧美、日本凭借技术优势和良好的产品性能占据了伺服系统市场的大部分份额，国产替代的道路还是有一定的距离。打破机器人核心零部件国外封锁局面是中国机器人产业的发展重点，对我国改变制造业大而不强的局面有着重要的促进作用，同时也能有效推动高新技术及相关产业的发展。
降低成本，执行器走向商用的关键
在攻克技术难点的同时，如何实现成本和价格的降低，让大家买得起、用得起，是推进高端智能机器人产业化落地与大规模商用的关键。
高端服务型机器人的执行器产品是机器人最底层硬件基础，需要具有高度集成化、结构紧凑、体积小巧、输出扭矩大、速度适中、安装简单、易于控制、控制精度高的特性，赋予机器人控制关节更高的行动执行能力，提高机器人的安全性和动态性能，使服务机器人能够和人类共同工作和生活。
市场上能找到的类似产品并不多，成本却非常高昂，这使得其搭建的机器人产品成本变得非常高昂。Altas是波士顿动力最新的仿人形机器人，其成本高达200万美元；某种程度上代表日本人形机器人最高水平的ASIMO造价更是在300—400万美元之间，远远无法进入消费市场。其他同类型产品更是多存在于航空航天及其他顶级机器人的关节驱动等尖端研发领域，根本不对商用市场开放。
通过分析行业现状与技术难题，经过长期的自主创新，达闼科技（作者在此任职——哈希力量标注）迈开产业化第一步，率先攻克技术难关。其研发核心技术产品SCA智能柔性执行器是对传统的工业用刚性执行器的革命性突破，解决了连接多个关节形成各种机器人本体架构问题，解决了服务机器人的关节控制和安全使用的问题；同时，该执行器已经开始投产，成本低于150美元，在大规模量产后，整个机器人的成本将会低于3万美元，租赁使用时每月服务成本可以不到1000美元，服务未来商业大规模应用的需求，也为未来机器人规模化生产奠定了基础。
算法突破，机器人发展的重要基石
随着底层硬件的不断发展与突破，赋予智能机器人“思维能力”的软件算法也在蓬勃发展，强强结合才能真正突破雾里看花的隔阂，更加实际地支撑各种应用场景。
人工智能技术是走进商业化的高端服务型机器人灵魂，利用机器学习和数据分析的方法赋予机器类人的能力，重点要让机器能够解决人脑所能解决的问题。数学与工程学是人工智能发展的重要基石，信息论、统计学、控制论、机器学习、深度学习、脑科学与认知科学等学科的发展，多项不同技术交叉融合，同时依赖于海量数据的处理分析，服务型机器人拥有了“大脑”“眼睛”“嘴巴”等“生理器官”。将机器人的大脑置于云端，在机器人身体和云端大脑之间创建一个安全高速的专网。通过云端大脑运营不同类型的机器人，同时支持机器人在线开发，将机器人认知系统与感知系统连接起来，将机器智能技术与人类智能辅助相结合，实现视觉智能、语言对话智能和机器人运动智能有机融合。
在“大脑”指挥下，机器人“识别”任务内容，如端茶：“眼睛”看到这是一杯茶，“大脑”操作手臂接近这杯茶，紧接着控制手掌抓握形状、力度、精度等，像人一样端起茶，稳稳地运送至指定位置，放下，完成整个端茶指令。
抓取、点按，甚至穿针这样极为精细的动作实现，使得机器人具有比拟人类的服务能力，为智能服务机器人大规模商用奠定基础，可广泛应用在教育、养老、医疗、零售、金融、电信等多个领域。
以人为本，打造生态共迎机器人时代
在大的人工智能发展背景下，机器人产业的发展也将进入一个新的时代。一方面，我们需要将智能机器人打造成为一种通用而非一个公司独有的产品，形成一种标准化产品与技术，带动国内外更多的上下游厂商一起加入产业链，实现协同创新。
当前，中国人工智能的功能开发更多地依赖处于入门水平的开源算法，这就意味着在未来发展中，还需要加大应用数学、统计学、仿生学等基础学科的研究投入，开发出真正达到实用水平的算法，这也是众多学术界专家所关注的算法问题。
另一方面，想要机器人真正实现服务于人的功能，还需建设一套更高带宽、更高传输速率的安全云网络以满足机器人庞大算力资源需求。在此基础上，系统集成商与创新机构需要开发出更接近生活的新产品，最终促进整个机器人行业全产品的换代升级，形成一整套生态体系产品。
机器人产业智能化发展将对传统的迎宾、物流、安防、制造等行业体系产生重大冲击，在这场浪潮中，我们要保持警醒，不断结合新的技术，探索新的应用场景，保持始终如一的以人为本的精神，将人力从重复繁琐性工作中解放出来。但这并不意味着人类社会将迎来大量失业，恰恰相反，有限的人力会被更多地吸收进创造性工作中，人类更多的智力、精力集聚思想碰撞，将反推科技进步。（原文刊载于《前沿科学》2019年第2期）
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