導讀:“機器人之父”恩格爾伯格在1959年,制造了人類歷史史上第一個工業機器人尤尼梅特,至今已有62年,半個世紀過去了,數次迭代,從最初的工業領域已經慢慢輻射至各行各業,衍生了各種不同功能屬性機器人形態,對大眾生活有翻天覆地改變,那么自機器人誕生以來,究竟對人民生活帶來哪些改變呢?未來的機器人又會將是什么樣的形態?

機器人發展及分類

從機器人發展史看智能機器人應用,機器人時代是否來臨?

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1959年“機器人之父恩格爾伯格創造出世界上第一個工業級機器人,讓科幻變成了現實,用機器人替代人完成特定危險性工作,從此人類歷史迎來又一次工業高速發展期,也為開啟智能生活奠定一定基礎,甚至有網友笑稱第四次工業革命可能也是以此拉開序幕,但不管如何,從第一臺機器人制造出來,在制造業帶來的高效率確實有目共睹。

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1968年,美國斯坦福國際研究所成功研制出移動式機器人Shakey,它是世界上第一臺帶有人工智能的機器人,能夠自主進行感知、環境建模、行為規劃等任務。該機器配有電視攝像機、三角法測距儀、碰撞傳感器、驅動電動以及編碼器等硬件設備,并由兩臺計算機通過無線通信系統控制。限于當時的計算水平,Shakey需要相當大的機房支持其進行功能運算,同時規劃行動也往往要耗時數小時。

幾經迭代,機器人形態也越發多樣性,從最初的工業機器人形態衍生出各種形態機器人,或根據運用場景不同,研發側重點也不一樣,比如消防機器人、配送機器人、醫療機器人、教育機器人等,也可能因為場景不同,最終形態截然不同如:仿人機器人、仿真機器人、AI機器人,軟體機器人等。

機器人的細分上,可能很多人都有不一樣的見解,但如果真的細分的話,種類上可以分成幾十種,比如工業領域的各種機械臂,按照工種不同劃分焊接機器人、搬運機器人、裝載機器人、噴涂機器人等,針對機器人細分筆者看到相對比較詳盡的應該算是機器人大講堂在2016年的機器人劃分。

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時隔五年,可能有更多新增的工業機器人,但最終也是根據從事工種進行詳細劃分,這里筆者就不過多累述了,工業機器人方面大體分布如圖。

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服務機器人劃分主要分為兩種吧,一個是行業運用,一個則是家用為主,比較常見的應該算是教育類機器人、掃地機器人、物流機器人、迎賓機器人之類的,當然了,最近也看到很多司法機器人、消毒機器人等,都會隨著行業發展,出現更多各類機器人。

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面向特種領域作業的機器人,這一類機器人相對比較少見,主要運用領域的特殊性,其中比較常見的估計也就是安防類的機器人,比如園區巡防機器人。

隨著這幾年的發展,機器人頻繁在大眾面前曝光,機器人本質上是一種能夠半自主或全自主工作的智能機器,頻繁曝光也恰恰說明人民對它的運用越來越成熟、依賴;從發展歷程分析,機器人發展從工業到行業再到民用個人,從最初的作業環境惡劣替代工作到如今的提升生活品質的智能機器人,半個世紀看似漫長但其實這一速度也可以說十分驚人,不管工業機器人還是服務機器人,都迎來高速的發展。

機器人發展是大趨勢也是必然

機器人發展是大趨勢也是必要,主要是兩大因素,科技水平的整體提升,另一個則是更深層次的需求驟增(倒逼產業升級);科技水平提升的表現相對明顯;機器人是眾多科技產物中技術含量最高的,不管是工業機器人還是其他領域機器人,涵蓋硬件層面、軟件、算法、制造工藝,結構、驅動、感知、環境交互、AI識別、人機交互、控制系統等相關技術,每一個技術均是行業最高科技水平的結晶之作;根據運用場景的不同可能涉及到安全性、精準性、交互性、智能性、靈活性等,每一項嚴苛要求對應時代科技水平門檻,從初代工業機器人的基礎產線作業到現今的精細化的作業具有天翻地覆變化,從最初的基礎工種慢慢往更多領域開發,科技水平整體提升能夠帶動更多的產業升級。

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天宮機械臂便是最為經典案例之一,天宮機械臂是我國目前智能程度最高、規模與技術難度最大、系統最復雜的空間智能制造系統,總重738kg,擁有7個仿真人手臂的自由度,能夠完成空間站的在軌組裝、在軌維修、從貨運飛船里搬運貨物、輔助航天員出艙活動、空間站艙體的檢查、捕獲懸停飛行器等。

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又比如是醫療機器人相關的手術機器人,涉及到生命安全,機器人的控制系統更需精準無誤,容不得絲毫馬虎,門檻頗高,但落地使用后絕對是劃時代的運用。

隨著技術水平整體提升,機器人能夠做更多的事,從而涉略領域也越來越多,效能提升有目共睹,有利于行業推動,能夠釋放更多的人力從事其他創造性工種,半個世紀時間,從最初的機器人形態到如今的機器人形態,是大趨勢也是必然情況。

筆者認為更為迫切的原因則是需求驟增,需求驟增主要分為兩種情況,一種是產能需求,人力成本過高,通過工業機器人能夠提升產能的同時降低運營成本,且有些領域機器人的產能確實優于人力勞作,也算是一種優勝劣汰。

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第二個則是部分特殊工種從業人士越來越少,機器人上崗成了一種趨勢,比如環衛工種,國內環衛相關作業,基本就業人士平均年齡在45周歲左右,甚至其中40%以上年齡為55周歲以上,年輕一代無人或者較少人員從事相關行業,市容市貌美化得不到保障,從業缺口推動著機器人的不得不上崗,為將這一缺口銜接上,環衛機器人應運而生。

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其中給筆者印象比較深刻的則是坎德拉科技旗下的陽光多功能環衛機器人,同類環衛機器人有很多,但是功能單一,而這款多功能環衛機器人則是首開先河采用分體式設計,一機多用,除了清掃街道外,還能夠實現垃圾轉運等,機器人可實現7*24小時無人值守自動化作業,工作省心省力。除了銜接從業缺口外,也能夠給現有從業人員工作量帶來一定緩解,如果最終能夠實現大車無人駕駛,自動將垃圾運往處理站,實現正在的無人化將算是一個經典案例。

環衛從業人員缺口僅僅是當前各行業的典型案例之一,但也側面反映了人口老齡化這個本質原因,也是十四五規劃大力推送機器人產業發展的根本原因,鼓勵生育、延遲退休年齡均算解決方案之一,但想要保障生產力的穩定,保障國民生產總值的穩中求升,只能讓機器人去填補各個行業的勞動缺口,優化我國制造產業的勞動力結構,這也是保障養老服務體系的重要措施。

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除了環衛工種外,疫情當前的情況下,消殺類機器人陸續上崗科技抗疫,除了緩解前線壓力外,也是一種對前線人員安全的保障,其中能夠實現24小時不間斷消殺工作,其次是消殺范圍覆蓋面廣,不管是效率還是效果均比人工只高不低。

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不管環衛機器人還是消殺機器人,會相對偏行業范疇,那么不得不提下,前段時間小米科技推出的四足機器人“鐵蛋”,外觀酷似科幻電影中的機械狗,動作靈敏,該機器人還搭載高精度環境感知系統,全身11個高精度傳感器向AI大腦實時傳輸信息,讓它可以感知圖像、光線、距離、速度、聲音等環境信息,還原更真實的生物反應,目前聚焦消費領域,但其中很多技術與行業也是相通的,也算是本年度新品發布黑科技之一。

大趨勢并不意味著一帆風順,機器人發展也有瓶頸期

如果說機器人大趨是必然,那么這一過程并非一帆風順,不管是技術層面還是實際應用,都會面臨不同挑戰,環境問題、交互問題、發展方向問題、原材料缺失問題、缺少高端人才、缺乏統一標準、秩序混亂、資本干預等,這些都是制約著機器人整體發展的因素。

無人駕駛技術便是其中最為典型案例,無法在無人駕駛狀態在開放式道路行駛,不單體現了算法層面的不足,也有對環境復雜程度、硬件控制系統等方面存在不足,比如車規級芯片技術與車規級算法的融合,從以上方面都可以看出目前的輔助駕駛技術尚不成熟,除了本身需要的技術相關的硬件條件外,大環境的復雜也是制約無人駕駛技術發展的一個原因,走什么路線、怎么走都需要依托在大數據的路徑內,僅依靠衛星定位及傳感器等做避障相關,應對大環境的路況變化稍顯不足,得不到及時反饋,那么就容易出現各種問題,單靠CPU反應相對說還不夠成熟,離真正的無人駕駛還需時間和相關實踐測試。

另外則是產品研發與實際運用問題,以小米“鐵蛋”為例,外觀炫酷,科技感很足,但可落地場景尚不明確,如果僅滿足于機器人表演、娛樂范疇稍有大題小用之嫌,而且造價不菲,受眾有限,當然技術整合方面實力強勁毋容置疑,雖只是小米科技的首款機器人工程探索版本,但也看到無限可能,如科幻電影版,在特殊場合運用這樣的四足機器人,作為巡檢、安防之類的商業化落地相對會更有意義!

最后就是類似資本干預,原材料缺失、行業標準化之類的原因,都會在機器人發展過程形成不同影響,甚至讓很多優秀創意胎死腹中。

破局之戰·民用落地推動產業優化

機器人發展瓶頸依舊存在,大趨勢下,并非停滯不前,無人駕駛技術開放式環境運營尚未成熟,但移動機器人市場前景宏大,技術層面的應用則可以轉戰其他領域,比如通過半開放式環境,建模建圖,做到園區內的家用、迎賓、物流配送、巡檢相關,這便衍生了現在的迎賓機器人、配送機器人及巡視機器人、掃地機器人等,這些場景的落地實踐滿足當前需求,也能推動產業優化。

當然了,這一類機器人的目前使用效果也存在不足之處,機器人的功能屬性較為單一,某型號機器人更多的是在單一領域作業,如:巡檢機器人只能做到指定區域的巡視相關工作,消毒機器人只能從事消毒工作等;其二就是機器人室內外銜接問題,目前國內極少機器人公司能夠滿足室內外無縫銜接的,空間上的限制也是需要攻破的難點之一;其三則是環境建圖問題,半開放式環境通過雷達、紅外、激光等各類傳感器都能夠實現較為精準虛擬地圖,但環境存在部分干擾因素,脫離衛星定位相關技術支撐下,仍然存在不足。

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筆者前文提到的坎德拉科技是目前筆者了解能夠做到室內外無縫銜接的首家機器人解決方案商,通過多系列機器人相互聯動,解決室內外空間限制,能夠精準實現多個場景需求,其中包含燭光系列多功能機器人、醫療機器人、陽光多功能環衛機器人、陽光多功能物流機器人等,通過多系列多型號機器人產品線,打造了一套適用于室內外機器人解決方案,分體式設計方案,一機多用或將成為這一類服務機器人發展的方向之一。

其次就是通過現有技術,深入各種特種作業場景的機器人運用,不管消殺類機器人,還是消防、救援、安防巡查等領域機器人也越發智能及多功能,對于機器人發展現狀都有積極的推動作用,對于突破瓶頸至關重要。

工業機器人的發展已經有幾十年的技術積累和落地實踐,整體發展可以說在穩健發展中,只要不斷提升效率、精準度、可靠性、簡化操作,降低維修成本,未來能夠涉略的領域將會剛廣闊,可以說是一種變革性的顛覆。

國家十四五規劃大力推動機器人產業發展,在大趨勢的推動下,機器人產業發展將迎來一個至關重要的轉折點,不管是場景落地應用,還是技術難點攻關,而且國有自主化技術也迎來一個爆發期。民用場景的落地也將推動機器人產業快速發展。

結語

科幻電影機器人形態或許離我們還有段距離,但全民開啟機器人協作場景已經悄然而至,不管是工業級機器人的運用還是服務機器人場景化落地,都已經步入一個快速發展期,對于很對機器人產業企業來說這是一次前所未有的機遇,對于大眾生活也將發生顛覆性變化,一個全新的機器人時代、智能化時代即將到來,你準備好了嗎?