未來的機(jī)器人它可以幫人類做些什么

人們?yōu)槭裁磳C(jī)器人這么緊張呢？機(jī)器人不用睡覺，不用擔(dān)心衰老。機(jī)器人不用吃飯，省出了很多時(shí)間。更重要的一點(diǎn)是，機(jī)器人不用上學(xué)。隨著5G、6G等新技術(shù)的出現(xiàn)，所有的知識到它的大腦里可能只需幾秒鐘。未來將機(jī)器人組網(wǎng)以后，新的技術(shù)可以在瞬間得到共享，那就更加“嚇人”了。那么，機(jī)器人到底是敵人還是朋友？在我看來機(jī)器人永遠(yuǎn)是我們的親密伙伴。

提到機(jī)器人，一部分人大腦里的圖像也許是這樣，在機(jī)器人學(xué)術(shù)圈里它叫“6軸機(jī)器人”。6軸機(jī)器人主要用于工業(yè)場景，上圖是它的典型應(yīng)用場景——汽車廠。這是點(diǎn)焊機(jī)器人，我們通過點(diǎn)焊把鋼鐵連接在一起變成車身，涂裝完成以后送到我們身邊。

提到機(jī)器人，還有很多人大腦里出現(xiàn)的場景是這樣的，很多科幻片里也有這樣的場景，我們將這種機(jī)器人稱為智能機(jī)器人。機(jī)器人的發(fā)展是從工業(yè)機(jī)器人不斷向智能機(jī)器人演進(jìn)的過程，所以未來我們的重要機(jī)器人伙伴都是這種智能機(jī)器人。談到機(jī)器人不得不提它的英文名——Robot。其實(shí)，Robot這個(gè)詞是1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克創(chuàng)造的，在波蘭語里的意思是“工人”，在捷克語里是“勞役和苦工”的意思。

它們都是非常精巧的裝備，能夠完成具體的工作。尤其是指南車，以前我們看到的古代的指南針經(jīng)常是指北，只有這款指南車是指南。在《三國演義》里諸葛亮研究了一種產(chǎn)品——木牛流馬，這是他和曹操進(jìn)行對戰(zhàn)時(shí)非常重要的裝備。1738年，法國科學(xué)家用機(jī)械制造了機(jī)器鴨，能像鴨子一樣完成很多鳥類的動(dòng)作。瑞士的鐘表業(yè)非常發(fā)達(dá)，瑞士有一對父子發(fā)明了一個(gè)玩偶，可以簽字。這都是非常精巧的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

蔣新松院士是中國機(jī)器人研究的帶頭人，被稱為“中國機(jī)器人之父”，在他的引導(dǎo)下，中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有了一次飛躍式發(fā)展。機(jī)器人有什么樣的典型結(jié)構(gòu)？圖中是典型的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，6軸。我們可以把“軸”理解成關(guān)節(jié)或旋轉(zhuǎn)軸?？臻g有X、Y、Z三個(gè)直角坐標(biāo)軸，還有X、Y、Z三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。通常我們認(rèn)為一個(gè)6個(gè)自由度或者6個(gè)軸的空間坐標(biāo)能夠取代中間空間的所有點(diǎn)，意味著一個(gè)6軸的機(jī)器人可以完成空間的所有工作。

但是，我們后來發(fā)現(xiàn)6軸并不夠用，人的胳膊是7軸結(jié)構(gòu)，于是研究者開發(fā)出了7軸機(jī)器人。7軸機(jī)器人可以完成非常復(fù)雜的動(dòng)作，就像腕關(guān)節(jié)固定，胳膊仍然可以做出不同的動(dòng)作。這種機(jī)器人在什么時(shí)候最有用呢？它在一些封閉、復(fù)雜的狹小空間里可以有效地完成動(dòng)作，例如做手術(shù)，做手術(shù)的時(shí)候機(jī)器人必須要繞過你的骨骼，這個(gè)時(shí)候7個(gè)自由度機(jī)器人會體現(xiàn)出價(jià)值。

對機(jī)器人來講力傳感器和視覺傳感器也是非常重要的，所以研究者也在不斷開發(fā)智能傳感器。機(jī)器人還配有控制器，控制器像什么呢？像人類的大腦，也相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU。它能夠采集數(shù)據(jù)，分析和規(guī)劃路徑。我們提到的操作系統(tǒng)、實(shí)時(shí)內(nèi)核使機(jī)器人和人之間能夠建立更有效的溝通。大家看到的是一個(gè)雙臂機(jī)器人，雙臂機(jī)器人每個(gè)胳膊有7個(gè)關(guān)節(jié)，也就叫7個(gè)自由度的機(jī)器人。

我們以前生產(chǎn)的機(jī)器人都是單臂，但是單臂不足以替代人類完成更多的工作，所以雙臂應(yīng)運(yùn)而生。雙臂機(jī)器人其實(shí)很復(fù)雜，為什么呢？人同時(shí)使用雙臂勞作很簡單。對于機(jī)器人來說，要隨時(shí)能感知兩臂之間的空間，兩個(gè)胳膊不碰撞在一起，要構(gòu)建一個(gè)非常有效的空間坐標(biāo)，讓兩個(gè)臂之間不要沖突，這個(gè)要求非常高。所以，對人類來說很簡單的工作，對機(jī)器人來講卻非常難。但是也有一些機(jī)器人擅長的工作對人而言就非常難了。

我們再看這個(gè)場景，這是典型的雙臂機(jī)器人，它配備了AR視覺系統(tǒng)。我們和機(jī)器人之間怎么溝通呢？難道是靠說話？說話交流的速度和信息量是不夠的。人認(rèn)知外部世界更多是靠視覺，因此我們經(jīng)常在想人和機(jī)器人之間是不是能建立一座橋梁，讓大量的數(shù)據(jù)有效快速傳遞？這種想法促成了AR系統(tǒng)有效的嫁接。

另外一點(diǎn)，這個(gè)產(chǎn)品在落地的時(shí)候?qū)﹄姍C(jī)的沖擊非常大，如果控制不當(dāng)?shù)脑掚姍C(jī)當(dāng)時(shí)就被摧毀了。所以機(jī)器人的緩沖和震動(dòng)過程都有大量的算法在跟蹤，機(jī)器人也從以前的工廠逐步進(jìn)入許多能夠創(chuàng)造更多價(jià)值的地方。機(jī)器人可以有效地剔除生物震顫，所以做微創(chuàng)手術(shù)的創(chuàng)面更小，做的手術(shù)可以更精巧。這都是手術(shù)機(jī)器人可能作為伙伴出現(xiàn)的例證。

我們早期研發(fā)機(jī)器人一般利用機(jī)械、電子等傳統(tǒng)的工程學(xué)科知識。今天，大量的哲學(xué)、倫理學(xué)都融入到機(jī)器人研究中。機(jī)器人倫理中，有一個(gè)著名的機(jī)器人三原則：第一，機(jī)器人不得傷害人類; 第二，機(jī)器人必須服從人類的命令，除非與第一條相反; 第三，機(jī)器人必須保護(hù)好自己，除非和前兩個(gè)沖突。機(jī)器人三原則是由著名科幻作家阿西莫夫提出的，是在開發(fā)智能機(jī)器人時(shí)最重要的設(shè)計(jì)依據(jù)。

大家經(jīng)常在想，未來機(jī)器人到底怎么樣？會不會是人類的敵人？未來機(jī)器人一定是人類的親密伙伴，原因也正是這三點(diǎn)，這三點(diǎn)保障了機(jī)器人和人類之間親密的關(guān)系。