機(jī)器人技術(shù)智能化的發(fā)展情況

近年來(lái)，隨著自動(dòng)化生產(chǎn)需求的持續(xù)釋放，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了迅猛發(fā)展，各種機(jī)器人技術(shù)都在商業(yè)化應(yīng)用中找到了合適的落地，推動(dòng)著各行各業(yè)的快速轉(zhuǎn)型升級(jí)。反過(guò)來(lái)，由于行業(yè)應(yīng)用的深化和下沉，也呼喚著機(jī)器人技術(shù)的高要求發(fā)展與進(jìn)一步升級(jí)，人們對(duì)機(jī)器人技術(shù)智能化本質(zhì)的加深，增強(qiáng)了大家對(duì)技術(shù)未來(lái)發(fā)展情況的殷切期待。

2018年，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的火熱發(fā)展，已經(jīng)向我們展現(xiàn)了機(jī)器人語(yǔ)音技術(shù)、自主移動(dòng)技術(shù)、定位導(dǎo)航技術(shù)、感知識(shí)別技術(shù)等多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，以這些技術(shù)打造的機(jī)器人，在領(lǐng)域應(yīng)用中展現(xiàn)出了巨大的價(jià)值與成果。進(jìn)入2019年，一部《大黃蜂》又再度引發(fā)了人們對(duì)機(jī)器人變形技術(shù)的關(guān)注，樂(lè)森機(jī)器人攜多款“變形金剛”產(chǎn)品亮相CES展會(huì)，展示出了國(guó)內(nèi)機(jī)器人變形技術(shù)的最高水平。

2019年被不少人認(rèn)為是機(jī)器人發(fā)展的關(guān)鍵一年，那么，以機(jī)器人變形技術(shù)為開(kāi)端，新的一年里你期待哪些新技術(shù)？

機(jī)器人柔性化技術(shù)

柔性機(jī)器人目前分為工業(yè)和生物兩大類(lèi)，主要是為了應(yīng)對(duì)制造業(yè)和醫(yī)療行業(yè)的需求，有意思的是柔性機(jī)器人在不同的領(lǐng)域定義也不完全相同。

從制造業(yè)的角度來(lái)講，柔性機(jī)器人是指運(yùn)用機(jī)器視覺(jué)的六軸以上的工業(yè)機(jī)器人。從生物學(xué)角度來(lái)講，柔性機(jī)器人是指模擬生物的柔性與靈活性創(chuàng)造的仿生機(jī)器人。柔性機(jī)器人的工作是由機(jī)器感知，機(jī)器行動(dòng)和人機(jī)交互三大部分相互作用而完成的，具備高靈活性，可變形性，能量吸收特性等特點(diǎn)。

制造業(yè)方面機(jī)器視覺(jué)助工業(yè)機(jī)器人彎道超車(chē)。相對(duì)于功能比較單一的傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人來(lái)講，柔性機(jī)器人借助于相機(jī)，光源，圖像采集卡，視覺(jué)軟件等機(jī)器感知部件，通過(guò)圖像采集，圖像處理，運(yùn)動(dòng)控制來(lái)完成一系列復(fù)雜的動(dòng)作。正是由于近幾年視覺(jué)機(jī)器的快速發(fā)展，才讓柔性機(jī)器人在制造業(yè)領(lǐng)域大限神威目前已經(jīng)形成FMS系統(tǒng)。

生物學(xué)方面主要是應(yīng)用于醫(yī)學(xué)，目前比較先進(jìn)成熟的柔性機(jī)器人是美國(guó)的達(dá)芬奇手術(shù)機(jī)器人。它由醫(yī)生控制系統(tǒng)，三維成像視頻影像平臺(tái)，機(jī)械臂攝影臂和手術(shù)器械組成移動(dòng)平臺(tái)三部分組成。實(shí)施手術(shù)時(shí)醫(yī)生不需要與病人接觸，通過(guò)三維視覺(jué)系統(tǒng)和動(dòng)作定標(biāo)系統(tǒng)操作控制，由機(jī)械臂以及手術(shù)器械模擬完成醫(yī)生的技術(shù)動(dòng)作和手術(shù)操作。

正是由于近些年來(lái)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的快速發(fā)展，讓柔性機(jī)器人彎道超車(chē)，相對(duì)于傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人更有發(fā)展前景。

液態(tài)金屬控制技術(shù)

研究人員的方法是使用鎵銦硒合金來(lái)進(jìn)行研究，該物質(zhì)在室溫環(huán)境下也是液態(tài)的，其熔點(diǎn)在50華氏度，大約在10攝氏度左右，合金形態(tài)處于液體環(huán)境中，并施加電壓來(lái)改變其形狀。即便不能研制出類(lèi)似科幻電影《終結(jié)者》系列中的液態(tài)金屬機(jī)器人，也可以在醫(yī)療領(lǐng)域有可用之處。

研究人員對(duì)液態(tài)金屬的控制方法進(jìn)行了測(cè)試：現(xiàn)有的機(jī)器人有著各種各樣的形狀大小，但是它們都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是都是固體，而科幻電影《終結(jié)者》系列中展示了液態(tài)金屬機(jī)器人的技術(shù)，如T-1000全液態(tài)金屬機(jī)器人，可以操縱液態(tài)金屬來(lái)改變外表形狀，使機(jī)器人呈現(xiàn)各種造型，這使我們對(duì)機(jī)器人的概念有了重大改變，那么液態(tài)金屬機(jī)器人是否可行呢？來(lái)自中國(guó)清華大學(xué)、北京大學(xué)的研究人員近日發(fā)表消息稱(chēng)找到了一種可以控制液態(tài)金屬的方法。

鎵銦硒合金的熔點(diǎn)只有10攝氏度左右，為我們呈現(xiàn)了制造液態(tài)金屬機(jī)器人的技術(shù)雛形：當(dāng)我們想到液態(tài)金屬時(shí)，可以馬上聯(lián)想到汞，當(dāng)然汞是有毒的，如果一種超級(jí)液態(tài)技術(shù)機(jī)器人是由汞制造的，那么將會(huì)導(dǎo)致一個(gè)可怕的后果，可能會(huì)毀滅所有的人類(lèi)。研究人員的方法是使用鎵銦硒合金來(lái)進(jìn)行研究，該物質(zhì)在室溫環(huán)境下也是液態(tài)的，其熔點(diǎn)在50華氏度，大約在10攝氏度左右，合金形態(tài)處于液體環(huán)境中，并施加電壓來(lái)改變其形狀。

汞在常溫下呈液態(tài)，而鎵銦硒合金也是液態(tài)，可用于制造液態(tài)金屬機(jī)器人：鎵銦硒合金液態(tài)金屬顆粒移動(dòng)主要通過(guò)改變電流來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于該合金在常溫下可呈液態(tài)，因此被科學(xué)家選為實(shí)驗(yàn)的材料，另一種常溫下為液態(tài)的金屬為汞，但汞是有毒的，鎵銦硒合金不像汞那樣有毒性。

《終結(jié)者》系列中的液態(tài)金屬機(jī)器人距離我們?nèi)苑浅＿b遠(yuǎn)：研究人員認(rèn)為通過(guò)加上不同的兩端電壓可將金屬液滴移動(dòng)到不同的位置上，因此下一步的實(shí)驗(yàn)也將證實(shí)在不同電壓等條件下是否可將液態(tài)金屬顆粒呈現(xiàn)出不同的形狀和分布，這項(xiàng)研究有助于建造簡(jiǎn)單的機(jī)器。即便不能研制出類(lèi)似科幻電影《終結(jié)者》系列中的液態(tài)金屬機(jī)器人，也可以在醫(yī)療領(lǐng)域有可用之處。

生肌電控制技術(shù)

生肌電本身是醫(yī)學(xué)范疇的事情，主要包含心電（ECG）、腦電（EEG）、和肌電（EMG）。

心電是什么無(wú)需贅述，而腦電近些年也很火爆，但是觀測(cè)腦電通常只能監(jiān)測(cè)是否活躍，所以國(guó)外腦電產(chǎn)品常被用于瑜伽中的冥想訓(xùn)練。

相比腦電，肌肉電信號(hào)的可讀性則更強(qiáng)。人體和電腦其實(shí)很相似，人腦就和CPU一樣起到控制作用，里面跑著無(wú)數(shù)的進(jìn)程，肌肉可以理解成為帶網(wǎng)線的馬達(dá)，配合骨骼起到執(zhí)行作用。當(dāng)你拿著一個(gè)探測(cè)器去測(cè)CPU，你只能知道因?yàn)樗F(xiàn)在很燙，所以推測(cè)它在運(yùn)行一些比較大的任務(wù)，但很難知道到底是什么進(jìn)程這消耗CPU，就像你只能通過(guò)腦電波了解大腦是否處于活躍狀態(tài)。

肌肉主要分為肌纖維和肌腱，肌纖維在中間，兩頭的肌腱附著在骨骼上；當(dāng)大腦發(fā)出控制信號(hào)，經(jīng)過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的奇妙的傳輸，最終以電流的形式到達(dá)肌纖維，肌纖維受到電流刺激后收縮，通過(guò)肌腱帶動(dòng)骨骼完成動(dòng)作。肌肉作為執(zhí)行單元，內(nèi)部所監(jiān)測(cè)到的肌電信號(hào)和肌肉的狀態(tài)有直接聯(lián)系，不同的動(dòng)作所對(duì)應(yīng)的肌電信號(hào)是差異化的，所以通過(guò)監(jiān)聽(tīng)肌電信號(hào)即可反推出你的操作。

這個(gè)過(guò)程包含了兩個(gè)方面，信號(hào)捕捉和模式判斷。

在AR的工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中，加入肌電臂環(huán)具有極強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。工廠環(huán)境復(fù)雜，可能噪音、光線不穩(wěn)定，因此語(yǔ)音和機(jī)器視覺(jué)手勢(shì)識(shí)別都面臨著非常實(shí)際的問(wèn)題，再加上工人通常都是佩戴手套或者手持物品，很難進(jìn)行遙控器按鍵操作，而他們的臂環(huán)則能不受干擾并實(shí)現(xiàn)常用操作。另外，功耗問(wèn)題是一直困擾著可穿戴產(chǎn)品的千古難題，機(jī)器視覺(jué)需要的功耗通常在數(shù)瓦，而肌電方案可以做到十分之一瓦，優(yōu)勢(shì)非常明顯。在工業(yè)場(chǎng)合，單純的肌電控制也許不能解決所有的問(wèn)題，但通過(guò)融合其他的交互方式，則能應(yīng)變多樣化的工作環(huán)境。

而對(duì)于VR主題樂(lè)園，肌電的交互方案能夠準(zhǔn)確判斷角度，而光學(xué)方案則能搞定位移等，兩者相結(jié)合能夠達(dá)成更好的效果，“至少玩游戲的時(shí)候，你的槍不會(huì)丟失了”。

因?yàn)榧‰娭苯优c個(gè)人動(dòng)作匹配，而同一個(gè)體相同手勢(shì)間的差異，個(gè)體和個(gè)體間的動(dòng)作差異，使得用通用模板來(lái)實(shí)現(xiàn)大部分人的手勢(shì)識(shí)別有很大挑戰(zhàn)。

宏觀上，通過(guò)大量的訓(xùn)練樣本可以提高模式識(shí)別的準(zhǔn)確性。目前Neo的產(chǎn)品還處于待發(fā)布的階段，只收集了少量參與者數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確度達(dá)到85%左右，他認(rèn)為這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，他們也在通過(guò)地推等方式獲取更多數(shù)據(jù)，但是系統(tǒng)對(duì)第一批數(shù)據(jù)純度要求比較高，因此痛苦的數(shù)據(jù)收集過(guò)程是不可避免的。

對(duì)個(gè)體而言，他們正在開(kāi)發(fā)一個(gè)針對(duì)個(gè)人用戶(hù)的訓(xùn)練和校準(zhǔn)界面，就像我們最初使用觸屏手機(jī)需要校準(zhǔn)一樣，用戶(hù)根據(jù)提示把幾個(gè)手勢(shì)反復(fù)做幾遍，讓系統(tǒng)適應(yīng)之后即可準(zhǔn)確操控。

識(shí)別的最大難度不在于理解已定義的動(dòng)作，而是如何排除那些無(wú)意識(shí)或無(wú)關(guān)的動(dòng)作。

情感識(shí)別技術(shù)

情感識(shí)別技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，能夠讓機(jī)器人對(duì)人類(lèi)情感和心理活動(dòng)進(jìn)行有效識(shí)別，從而獲得與人類(lèi)似的觀察、理解、反應(yīng)能力，輔助醫(yī)療康復(fù)、刑偵鑒別等活動(dòng)開(kāi)展。

具體來(lái)說(shuō)，該技術(shù)是機(jī)器人發(fā)展到高級(jí)別階段后才擁有的技術(shù)，機(jī)器人擁有情感識(shí)別技術(shù)也就意味著更加的擬人化，可能會(huì)對(duì)人造成更多的威脅。不過(guò)，現(xiàn)階段所追求的情感識(shí)別，還只是對(duì)人類(lèi)的表情做出識(shí)別和理解，是人臉識(shí)別的一種衍生技術(shù)，較為初級(jí)。這種技術(shù)的實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的精神世界提升可能不大，但卻能讓機(jī)器人更好的融入人們的生產(chǎn)和生活，因此前景可期。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

機(jī)器人虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)操作者對(duì)機(jī)器人進(jìn)行虛擬遙控的技術(shù)，該技術(shù)在維修檢測(cè)、娛樂(lè)休閑、現(xiàn)場(chǎng)救援、軍事偵查等領(lǐng)域具有良好應(yīng)用價(jià)值。

當(dāng)前的虛擬VR技術(shù)給人們打開(kāi)了奇妙世界的大門(mén)，在影視、娛樂(lè)、教育等領(lǐng)域具有神奇功效，如果將虛擬技術(shù)運(yùn)用到機(jī)器人的控制方面，讓人能夠通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，就像阿凡達(dá)一樣，這也將帶來(lái)一種革命性的有趣改變。

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前我們現(xiàn)有的機(jī)器人技術(shù)還比較初級(jí)，所能應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)的功能少之又少，但人們對(duì)于機(jī)器人的想象和憧憬卻是無(wú)限的，只有想不到?jīng)]有辦不到，隨著人們對(duì)機(jī)器人理解的不斷加深，未來(lái)機(jī)器人所能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和功能也將無(wú)限疊加下去，2019年就是一個(gè)好的開(kāi)始！