本周一場機器人領(lǐng)域的頂級會議在津召開。7月9日至11日可重構(gòu)機構(gòu)與機器人國際大會從倫敦移師天津，來自美國、英國、法國、德國、日本、中國等12個國家和地區(qū)的120余位機構(gòu)學(xué)與機器人學(xué)的領(lǐng)軍人士與專家會聚津門。他們探討著機器人領(lǐng)域未來發(fā)展方向，交流著各自研究的最新成果與學(xué)術(shù)思想。仿真機械手、包裝機器人、焊接機器人、醫(yī)療機器人、救災(zāi)機器人……專家們用論文、用實物展示了有機器人服務(wù)的美好明天。
服務(wù)陪伴 從實驗室走進(jìn)現(xiàn)實
“服務(wù)類機器人將在未來10年到20年內(nèi)大發(fā)異彩。”
—— 美國機械工程師學(xué)會設(shè)計委員會主席拉里 霍威爾
獨居家中的老人和充當(dāng)“保姆”角色的機器人聊天解悶，久居太空的宇航員也可以和隨行執(zhí)行任務(wù)的科研機器人載歌載舞，消磨時光，這不是科幻小說的情節(jié)，也不是停留在科學(xué)家們腦中的瘋狂設(shè)想，這些構(gòu)想已經(jīng)在世界各地的實驗室里接連變成現(xiàn)實，并且將在未來的20余年中相繼走入人們的日常生活。
與會專家介紹，家庭服務(wù)機器人由于貼近普通百姓的日常生活，將是未來機器人領(lǐng)域的重要研究對象，獨居老人、身體殘障行動不便者，甚至是遨游天際的宇航員，都將是這類機器人的受益者。在目前已經(jīng)研發(fā)出的家庭服務(wù)機器人中，有的可以對房間內(nèi)的所有物品自動識別、分類，哪些仍可利用、哪些作垃圾處理，都可在無人操控的條件下獨立完成。不僅能分類、歸納，機器人還能將雜亂擺放的物品進(jìn)行清潔、整理。這些看似復(fù)雜的工作，只需要使用者按下遙控器上的按鍵就能完成。
和人自如溝通也將是未來家庭服務(wù)機器人的一項重要功能。它將具有類似人的情感，和人自由對話、聊天，甚至?xí)鶕?jù)使用者的要求唱歌、跳舞。“在需求多樣化、人口老齡化、自然環(huán)境惡化和高技術(shù)迅速提升的形勢下，機器人將不僅是人類身體的延伸，還可能是人類精神的陪伴者。”
醫(yī)療保健 一眼五臂的“醫(yī)生”
“25年后，手術(shù)臺前也許看不到大夫，主刀的將是機器人。”
—— 天津大學(xué)機械學(xué)院院長 王樹新
在天津大學(xué)機械工程學(xué)院的一間實驗室里，由津城高校和天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院聯(lián)合研制的國內(nèi)首臺微創(chuàng)外科手術(shù)機器人“妙手A”在操作人員的控制下，演示著外科大夫在手術(shù)中常做的操作，對捏、剪切、縫合、打結(jié)……不同的是，這些都是在和手術(shù)臺完全獨立的一部控制器前完成的，手術(shù)臺前的主刀大夫是一臺具有一眼——內(nèi)墻窺視鏡，五臂——手持各種手術(shù)器械的機械手。“25年后，世界許多國家的外科手術(shù)可能只需要一名外科醫(yī)生、一名麻醉師和一到兩名護(hù)士甚至沒有人，取而代之的將是手術(shù)機器人，主刀大夫只需要坐在控制器前，輕輕推動操作柄就能完成手術(shù)。”天津大學(xué)機械學(xué)院院長王樹新暢想道。
據(jù)了解，早在10年前國外微創(chuàng)外科手術(shù)機器人“達(dá)芬奇”就已在手術(shù)室中使用，而“妙手A”將打破“達(dá)芬奇”的壟斷局面，此外它在機器人系統(tǒng)機械設(shè)計、主從控制、立體圖像與系統(tǒng)集成等關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，被中國科學(xué)院院士熊有倫等7位專家組成的鑒定委員認(rèn)為填補了國內(nèi)空白，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。目前“妙手A”已經(jīng)進(jìn)入了最后的調(diào)試階段，即將投入使用。
工業(yè)生產(chǎn) 各行各業(yè)屢見不鮮
“工業(yè)機器人已經(jīng)進(jìn)入許多行業(yè)。”
—— 著名機器人專家、中國科學(xué)院院士 熊有倫
即將于今年底竣工的沈陽新城地標(biāo)性建筑“生命之環(huán)”正在緊張地建設(shè)施工階段。“生命之環(huán)”高160米，采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架，上部空間為鋼結(jié)構(gòu)圓環(huán)，下部為鋼筋混凝土基座，直徑達(dá)157米，整個建筑用了3000噸鋼材。其中，主體部分鋼結(jié)構(gòu)圓環(huán)的切割工作是由天津大學(xué)機械學(xué)院教授黃田、梅江平等專家研制的混聯(lián)雙頭切割機器人完成的。
與會專家觀摩了切割機器人的演示，兩臺形似“獨臂俠”的切割機器人從鋼管的兩端同時工作。整個過程中，工件和切割機器主體都保持不動，只有切割頭自由運轉(zhuǎn)完成切割動作，切割效率比傳統(tǒng)的切割技術(shù)提高了至少5至6倍，而獨有的混聯(lián)雙頭切割技術(shù)也大大提高了相貫線切割精度。
天大機械學(xué)院最新研制的并聯(lián)抓取機器人，每分鐘能分揀抓取電池100個，已經(jīng)在力神電池“上崗”。
據(jù)與會的熊有倫院士等專家介紹，其實隨著生產(chǎn)自動化水平不斷提高，機器人已不再是遙不可及的“高科技”，工業(yè)機器人的應(yīng)用已經(jīng)深入到許多行業(yè)，從事著焊接、切割、裝配、搬運等工作。
搶險救災(zāi) “機械戰(zhàn)警”顯神通
“‘機械戰(zhàn)警’將成為搶險救災(zāi)的主力。”
—— 天津大學(xué)先進(jìn)機構(gòu)學(xué)與機器人學(xué)中心主任 戴建生
在毒氣中拆除炸彈、沖進(jìn)熊熊烈火救出受困人員、鉆進(jìn)岌岌可危的廢墟救出被埋傷員，這不是超人，而是現(xiàn)實版“機械戰(zhàn)警”——救災(zāi)機器人。
專家介紹，搶險救災(zāi)是特種機器人的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域，也是重點發(fā)展方向之一，主要包括兩種類型：一種是搜索探測類，主要用于拓展人的搜索空間。它可以承載視覺、聽覺、生命探測等傳感器，大范圍或者在人不可達(dá)區(qū)域進(jìn)行搜索探測。另一類是作業(yè)機器人，它帶有手臂，可以操作一些工具，在人不可達(dá)的危險環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，如開閉閥門、撿拾和切斷物體等。
戴建生介紹，依靠變胞機構(gòu)開發(fā)的機器人將在搶險救災(zāi)中發(fā)揮重要作用，“變胞機構(gòu)的最大特點是可靈活變形，科幻大片中的機械手由鉆頭形狀迅速伸展變形成人手或各種工具的場景在科學(xué)家的實驗室里已經(jīng)能夠部分實現(xiàn)了。”具有強大變胞功能的機械手能以極小的體積探入危險且有限的空間中，根據(jù)空間和作業(yè)需要在外部操作人員的指令下可完成不同形狀的伸展、變形，并完成抓取、托舉、推拽等一系列動作，“到那時，人類需要做的就是在監(jiān)控臺前輸入各種動作的指令，其他的都交給機器人來完成。”
天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)學(xué)生團(tuán)隊研發(fā)的人機交互式“助老服務(wù)機器人”，通過面部識別和語音指令，由機器人對老人進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控、身體監(jiān)測、吃藥提醒等服務(wù)。圖為機器人與老人進(jìn)行面部識別和語音指令實驗。
市場前瞻 巨大的需求
其實機器人已經(jīng)進(jìn)入人們衣食住行。從食品飲料、3C消費電子品、家具木制品、建筑行業(yè)，到汽車制造、航空航天、鐵路軌道交通、太陽能、風(fēng)能等，機器人的身影無處不在，他們從事著焊接、搬運、裝配、噴涂、修邊、拾料、包裝、堆垛和上下料等工作。
國際機器人聯(lián)合會有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，自2005年開始到2008年，其增長幅度分別是28%、29%、14%、20%。2008年勞工成本上升，工業(yè)機器人開始在制造環(huán)節(jié)發(fā)力，當(dāng)年中國銷售達(dá)到7500臺，其數(shù)量是前24年銷售總量的三分之一。之后，除受金融危機影響2009年是負(fù)增長外，機器人應(yīng)用呈井噴式增長。據(jù)中國機械工業(yè)聯(lián)合會粗略統(tǒng)計，2010年我國進(jìn)口機器人2.34萬臺，同比增長130%；2011年進(jìn)口機器人3.8萬臺，同比增長62%。
但業(yè)內(nèi)人士也指出，目前國內(nèi)的工業(yè)機器人市場仍然被國外廠商壟斷。國內(nèi)廠商的份額不足10％，而在國外品牌中又以日系份額為優(yōu)勢。許多工業(yè)機器人的國際巨頭，如abb、庫卡（kuka）、發(fā)那科（fanuc）等，如今都把中國市場看作“決勝未來的戰(zhàn)場”。
雖然中國制造領(lǐng)域的工業(yè)機器人保有量只有數(shù)萬臺，比歐美日要少很多，但“中國的潛力太大了”。
據(jù)預(yù)測，“十二五”期間將是中國工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點，市場需求也有一個井噴式的發(fā)展，需求量每年將以15%至20%的速度增長。
“ 用不了幾年中國在全球一定會是裝機量第一，這已是業(yè)內(nèi)的共識。”來參會的英國Shadow公司專家看好中國市場。
由津城高校和天津醫(yī)科大學(xué)總醫(yī)院聯(lián)合研制、擁有多項自主技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)明專利的國內(nèi)首臺微創(chuàng)外科手術(shù)機器人“妙手A”系統(tǒng)，應(yīng)用于微創(chuàng)手術(shù)，將拓展微創(chuàng)手術(shù)醫(yī)生的操作能力，改善醫(yī)生工作模式，提高手術(shù)質(zhì)量。圖為鑒定會上，醫(yī)務(wù)人員利用“妙手A”系統(tǒng)進(jìn)行了動物膽囊切除手術(shù)。
中國發(fā)展 搭上首班車
“機器人技術(shù)將引領(lǐng)工業(yè)革命的第三次浪潮，第一次是以蒸汽機為代表的機器替代手工階段，第二次是以福特汽車生產(chǎn)線為代表的大規(guī)模生產(chǎn)階段，第三次將是以機器人技術(shù)引領(lǐng)的柔性生產(chǎn)階段。中國必須搭上機器人發(fā)展的首班車。”南開大學(xué)經(jīng)研所副所長劉剛教授說。
根據(jù)科技部印發(fā)《智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》和《服務(wù)機器人科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃》，“十二五”期間，我國將攻克一批智能化高端裝備，發(fā)展和培育一批高技術(shù)產(chǎn)值超過100億元的核心企業(yè);機器人將成自動化領(lǐng)域高速增長板塊之一。面臨諸多機遇，眾多自動化企業(yè)紛紛開疆拓土，爭相在未來的市場格局中搶占先機。
在研究領(lǐng)域，我國的科學(xué)家們也在爭奪制高點，爭取話語權(quán)。
大會期間，國家“千人計劃”專家、天津大學(xué)先進(jìn)機構(gòu)學(xué)與機器人學(xué)中心主任戴建生教授展示的“中國手”引起了轟動。
目前世界上較先進(jìn)的美國手、英國手、德國手雖然具有較靈活的五指，但手掌部分的變胞技術(shù)始終沒能實現(xiàn)。戴建生主持開發(fā)的這只世界上最先進(jìn)的“機械手”在傳統(tǒng)仿真手的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改良，手掌部分從原本的2塊結(jié)構(gòu)增加到5塊，高度模擬人手的肌肉群分布，不僅能流暢準(zhǔn)確地完成推、拉、捏、搓、抖等一系列動作，還能像人手一樣實現(xiàn)“握拳”的動作。
“別看只是簡單的握拳，這標(biāo)志著我國掌握了變胞手掌的關(guān)鍵技術(shù)，這將是我們‘中國手’領(lǐng)先世界的一個重要的技術(shù)突破。”
在經(jīng)濟(jì)學(xué)家眼中機器人大會是未來競爭力的秀場。
“目前機器人已進(jìn)入多方面應(yīng)用的階段，由于機器人不用睡覺、休假，也不會要求加薪，最終機器人將會比人力勞動成本便宜，人口紅利也不復(fù)存在。美歐‘再工業(yè)化’‘新工業(yè)革命’以及智能機器人的應(yīng)用，已經(jīng)發(fā)出信號，新一輪科技革命即將爆發(fā)。”南開大學(xué)經(jīng)研所副所長劉剛教授分析產(chǎn)業(yè)升級已經(jīng)迫在眉睫，以機器人為代表的高端裝備制造業(yè)水平在某種程度上將代表一個國家或地區(qū)的產(chǎn)業(yè)競爭力水平。
劉剛教授對機器人大會在津召開的評價是“這很重要”。在他看來，此類機器人大會，研討的雖然是技術(shù)，但展示和比拼的卻是未來的競爭力。
天津發(fā)力 產(chǎn)業(yè)規(guī)模200億
可重構(gòu)機構(gòu)與機器人國際大會是該領(lǐng)域的最高規(guī)格學(xué)術(shù)會議，每三年舉行一屆，舉辦地選擇在機器人的研究和應(yīng)用方面具有獨特優(yōu)勢的城市。第一屆在倫敦舉行，本屆移師天津。由天津大學(xué)，倫敦大學(xué)國王學(xué)院，美國機械工程師學(xué)會，國際機器人聯(lián)合會，國際機器與機構(gòu)理論聯(lián)合會以及國家自然科學(xué)基金委員會共同主辦。
由天津大學(xué)研發(fā)的并聯(lián)機器人機構(gòu)廣泛應(yīng)用于礦山和機械加工企業(yè)。國內(nèi)唯一的將機構(gòu)理論和裝備設(shè)計相融合的重點實驗室也落戶天津?；谘芯颗c應(yīng)用的雙重優(yōu)勢，本屆大會也落戶天津。
“可重構(gòu)機構(gòu)是機器人未來的發(fā)展方向，天津在可重構(gòu)機構(gòu)機器人方面基礎(chǔ)很好，國際影響力也比較大，希望交流一些，共同提升這方面的水平。”美國機械工程師學(xué)會設(shè)計委員會主席拉里·霍威爾說。
根據(jù)《天津市電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》，“十二五”時期，天津市將培育發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)、信息安全、人工智能、光電子四個戰(zhàn)略性新興領(lǐng)域。到2015年，形成年產(chǎn)各類機器人5000個的生產(chǎn)能力，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到200億元。
“十二五”期間，天津?qū)⑼卣谷斯ぶ悄茉诮煌?、城市管理、監(jiān)控、家居、金融等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。發(fā)展微電子、機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等領(lǐng)域，支持工業(yè)機器人、警用機器人、安全機器人、礦山機器人、水下機器人、醫(yī)用微創(chuàng)機器人的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。實施傳感通訊器件、智能節(jié)能產(chǎn)品制造等總投資50多億元的10項重點項目。
賽象科技、天津長榮、天津中馬機器人等一批企業(yè)已經(jīng)嶄露頭角。天津大學(xué)、南開大學(xué)等一批研究機構(gòu)成果不斷。機器人產(chǎn)業(yè)，天津在路上。
