當今時代,機器人已經深入到人類生活的方方面面。即使目前的科學技術還談不上像某些機器人電影中那么出神入化,但依照如今科技發展的速度,我們有理由相信高智能時代的到來不會太遠。2015年11月,由中國主辦的世界機器人大會將于北京舉行。
員工長久、辛苦地彎著腰,小心翼翼地將個頭不大的電熱塞插進難以看清的缸蓋鉆孔中——這是傳統汽車發動機生產過程中的一幕“典型場景”。完成這一操作需要工人長期積累的經驗、耐心和精力。不過,在德國的汽車生產車間,這一幕早已成為歷史。
取代工人完成這一任務的,是一排排整齊的小型機器人。憑借其精巧設計,這些機器人能輕而易舉地抓取小巧的電熱塞,將其毫厘不差地放入鉆孔。
在一個個汽車生產車間,從料品搬運到焊接、噴漆等各道工序,工業機器人都有“用武之地”。而這只是工業機器人普及的一個縮影。
如今,從工廠、商店到醫院,人工智能技術正越來越多地出現在人類社會生活的各個領域。曾經只停留在科幻小說和影視作品中的機器人,已經逐漸從實驗室來到你我身邊,或許,機器人時代正在來臨。
老牌制造業大國德國的“新兵”
作為制造業傳統強國,德國近年提出“工業4.0”戰略,力圖將信息技術與先進制造業結合,帶動整個制造業新一輪的發展,保持制造業領軍地位。在這一戰略中,“智能制造”是核心內容,而搶占機器人技術和市場制高點,也是重要目標之一。
德國機械設備制造業聯合會負責人賴納·格拉茨表示,德國的機器人工業現階段狀況“非常好”,有許多制造業公司、許多國家都在使用德國的機器人技術,“可以說,德國的機器人技術應用已經較為廣泛”。
根據國際通用的制造業機器人普及標準——每萬名工人機器人擁有量,德國這一指標為約300臺,處于國際領先水平,十倍于中國當前水平。
而在德國,機器人技術的使用早已不局限于汽車制造業。
德國中南部小城奧格斯堡,人口不到30萬,卻擁有全球工業機器人“四大家族”之一的庫卡公司。這家公司于上世紀90年代開始涉足機器人制造領域,如今代表著德系工業機器人的最高水準,并作為德國“工業4.0”的成功案例,被總理默克爾廣為推崇。
庫卡機器人活躍在各種生產線:物料搬運、加工、堆垛、點焊和弧焊,涉及自動化、金屬加工、食品和塑料等諸多行業,用戶包括諸多“大牌”。
不過,最令庫卡員工驕傲的用戶,是他們自己。庫卡公司目前已經做到“用機器人生產機器人”,憑借先進的機器人制造技術,庫卡工廠高度自動化,隨處可見揮舞的巨大機械臂,卻少見人類員工。
讓機器人上生產線,優勢十分明顯:不僅可使自動化和智能化水平更高、降低用工成本,而且在一些特定工作崗位更能發揮效用,如危害健康和危險作業環境、重復繁重勞動崗位及智能采樣分析崗位等。
坐擁這些巨大優勢,稱機器人技術為“制造業皇冠頂端的明珠”毫不為過。也正是認識到這一點,歐盟對這一領域愈發看重。據歐盟委員會機器人技術部門主管尤哈·?;榻B,歐盟目前大力支持機器人新研究項目,并與產業界和學術界達成戰略合作,以保持歐盟在全球機器人領域的領導力。
他指出,這類合作項目從2014年開始,將持續至2020年,覆蓋從技術研發到產品部署的完整價值鏈。其資助的VALERI項目將把機器人引入航空制造業,以代替某些高精度的單調人工操作。
“如果我們能解決阻礙飛機制造中大規模采用機器人的復雜技術障礙,就可以解放勞動力,讓他們從事附加值更高的工作。”項目協調人、德國夫瑯禾費工廠運營和自動化研究所工程師何塞·薩恩斯說。
目前,該項目研究人員正在研發能進入飛機架構內、在多個位置工作的“移動手臂機器人”。也許在不遠的將來,你乘坐的飛機就將是由機器人制造。
日本服務型機器人嶄露頭角
如果說機器人技術發展早期主要側重其“機器”特性,那么由“機器”向“人”的智能化發展,可視為這一領域的新趨勢。在這方面,具有商業推廣、生活陪護甚至感情陪伴功能的服務型機器人正逐漸嶄露頭角。
日本在服務型機器人研發和應用方面處于世界領先。先進的技術和人性化、個性化設計,讓你很難把這些機器人看成冷冰冰的工業產品,而更容易把它們當成活生生、有情感有思想的人。
大概半年前,東京日本橋三越總店一名身穿夏季和服的“迎賓小姐”上崗。她不斷微笑著向走近的顧客點頭并問候:“我的名字是‘地平Aiko’,你好嗎?”
用機器人充當“門面”拉攏生意,在日本已經成為一種“時尚”。日本鳥取縣政府今年夏天就正式聘請日本軟銀公司開發的人形機器人“胡椒”擔任“宣傳部長”,在東京一家商店推銷這個西部縣的土特產。“胡椒”一身白色,身材短小精悍,高約1米2、重28公斤。據軟銀集團介紹,“胡椒”自帶攝像頭、觸覺感應器、加速器,并且具備“類似內分泌系統的多層神經網絡”。它可以識別人類的音調和面部表情,從而與人類交流。
按這家企業的說法,這款機器人還不同于以往的商用服務型機器人,“它是人類的情感伴侶”。“胡椒”可以根據與人的互動特點形成自己的“個性”,它的情緒受“人類的表情、言語和周邊環境影響”,“當熟人靠近時,它會表現放松;受人夸獎時,它會高興;當關燈時,它會怕黑”。
在日本,從事各種“職業”的機器人可謂無處不在
日本科學未來館去年展出了3款能夠與人進行簡單對話溝通、外形完全能夠“以假亂真”的“美女機器人”。這些機器人擁有用特殊硅樹脂制作的柔軟并富有彈性的皮膚,臉部采用纖細的人工肌肉,可使臉部表情根據對話的需要發生變化,還會根據對話需要眨眼、點頭和微笑。
其中一款美女機器人擔任展會播音工作,只要給她一份新聞稿,她就能用多國語言和多種語氣朗讀。
不僅有播音員,日本機器人甚至還“進軍”了演藝界。2010年東京藝術節上演的話劇《再見》,由大阪大學教授石黑浩團隊研發的美女機器人“Geminoid F”和人類女演員聯袂演出。
這位“演員”不僅能眨眼、微笑,還能展現出吃驚的表情,說話時胸脯會隨著“呼吸”一起一伏。演戲的時候,一名女演員在幕后操縱機器人。女演員在舞臺后方隔音室表演,表情通過攝像機傳導給機器人,供她模仿,聲音則通過麥克風由機器人“說”出來。
這部話劇久演不衰,還在泰國曼谷舉行了公演。日本還打算將這部話劇翻拍成電影。而因《再見》“躥紅”的“Geminoid F”還于2010年情人節期間參加了高島屋百貨新宿店的櫥窗展示。
在手術臺上大顯身手的英國“機器人醫生”
別以為機器人只活躍在工廠車間的流水線和商場前臺,在醫療健康界,它們也正大顯身手。
英國是較早應用“機器人醫生”的國家,而且對它們“委以重任”,操刀高難度、高精度手術。
英國每年約有5萬人患心房纖維顫動,但由于手術風險大,操作要求極其精準,長期以來,只有不到10%的患者能夠及時接受手術治療。為改善這種狀況,英國科學家從2007年起開始嘗試機器人操刀此類手術的可能。倫敦圣瑪麗醫院率先進行了嘗試。這家醫院擁有帝國理工學院強大的科研實力,并且是英國醫學界“圣地”之一——改變人類命運的青霉素就是在這里發現。
據介紹,房顫的治療方法包括藥物治療和手術治療兩類,而手術是醫學界公認的有效治療手段。但這一手術要求醫生操作極為精細,稍有不慎就會導致心臟內壁穿孔。
圣瑪麗醫院采用名為“Sensei”的機器人操刀手術,使用導管消融術治療房顫。嚴格地說,真正操刀的,是一只機械臂。它通過穿刺靜脈插入導管直至患者心臟。導管尖端到達患處后,通過射頻電流消融掉引起房顫發作的異常心肌組織,從而達到治療目的。
這只機械臂由醫生操控,在手術的同時,醫生可通過顯示屏實時觀察患者心臟內部的情況。
圣瑪麗醫院的心臟病專家溫·戴維斯醫生說:“此前,我們操作這一手術時,必須非常謹慎地控制導管位置。我們不希望在病人心臟內不需要洞的地方弄出個洞來?,F在使用機器人操作,可以使導管尖端在病人患處固定不動。”
戴維斯認為,機器人在心臟病治療領域有巨大潛力。“隨著進一步發展,這種機器人將來能夠自動進行復雜的手術操作,增加病人治愈的機會,降低手術風險,”他說:“這種機器人能夠精準控制導管運動。而此前,醫生要達到這一水平,需要相當長的時間。”
除了心臟手術,歐洲科學界還在研究利用機器人完成其他外科手術。英國科學家與德國、意大利和以色列同行合作,于2011年開發出了一款神經外科手術機器人,以期減少手術過程中患者的創傷,提高手術的安全性。
“精細”是機器人在手術臺上的最大優勢。在神經外科的顯微手術中,醫生最多只能完成4種精細動作模式,而這種機器人可完成13種。這種機器人還可以感知手術部位的情況,及時調節動作的力度和方向。它動作幅度小,可完成非常精細的手術,適用于腦腫瘤、癲癇、帕金森氏癥等手術。
“中國制造”催生海量需求
近年來,中國工業機器人行業快速發展,已成為全球工業機器人最重要的市場,目前占據了全球需求量的20%以上。隨著工業機器人廣泛應用于汽車、電子、金屬和機械等領域,一個全新的“機器人時代”業已到來。
據專業研究機構統計,中國工業機器人的銷量已從2008年的7879臺躍升至2014年的56000臺,實現了指數式的增長,其中2014年的銷量同比增長率約為53%,較2013年翻了一番。目前,中國工業機器人的市場需求份額也位于全球首位。國際機器人協會預測,2017年中國工業機器人銷售量將達到10萬臺左右,約占全球市場份額的35%。
在業內人士看來,國內機器人的需求主要來自產業升級、機器換人、工況需求和人口結構。首先,國內多領域自動化依賴程度日益增加;其次,勞動力成本提高,機器換人潛力大;再次,惡劣作業環境下的現實需求;另外,老幼人口占比不斷加大,服務機器人作用日漸凸顯。
當前,發達國家的許多制造企業已經實現了精細化生產,從生產、檢測到倉儲、包裝,全程采用自動化設備,以保障產品的穩定性和可靠性。相比之下,中國制造業企業多數仍處于自動化的早期階段,隨著未來人們對產品質量要求的提升,中國工業制造業也將朝著集約化、智能化的方向進行產業升級,對以工業機器人為代表的自動化設備的需求將會大幅度釋放。
為推動中國機器人產業健康快速發展,國家相關部門也不斷加大對機器人產業的扶持力度。近日,工信部副部長毛偉明表示,機器人產業“十三五”規劃將于今年10月底完成。工信部2015年將重點就機器人產業開展三項工作,一是制定機器人產業“十三五”規劃,引導行業發展;二是積極爭取相關政策,支持機器人研發、應用;三是在重點制造領域推廣機器人應用。
值得注意的是,雖然現在中國已經成為全球最大工業機器人市場,但中國的機器人密度距離世界發達國家依然還有很大差距。2014年世界前五大機器人供應國中,中國的機器人密度顯著低于韓國、日本、德國、美國等國家,機器人的滲透率還處于較低水平,這也預示著中國工業機器人市場仍具備十分廣闊的提升空間。