林楠

看點

Multi-disciplinary Team——多元化團隊

Humanoid Robot——人形機器人

Service Robot——服務機器人

2015年11月23日，世界機器人大會在北京開幕。此次大會以“協(xié)同融合共贏，引領智能社會”為主題，研討交流世界機器人研發(fā)及智能社會的發(fā)展趨勢。進入21世紀以來，全球科技創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展，新的科技革命與產業(yè)革命正在英姿勃發(fā)。隨著信息化、工業(yè)化的不斷融合，機器人受到越來越多的研討與應用。它被譽為“制造業(yè)皇冠頂端的明珠”，即將成為智能社會的發(fā)展標志，改變人類的生產方式和生活方式。

1920年捷克斯洛伐克作家卡雷爾·恰佩克在他的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中，根據ROBOTA（捷克文，原意為“勞役、苦工”）和ROBOTNIK（波蘭文，原意為“工--人”），創(chuàng)造出“機器人”這個詞。從簡單的時間線來看，機器人已經發(fā)展了三代，第一代的工業(yè)機器人到第二代有“感覺”的機器人，再到目前的智能機器人。機器人是多學科、高科技交叉融合的產物，涉及計算機、自動控制、新材料、新能源、人工智能等一系列前沿技術。

國內近幾年對機器人的關注越來越多，無論從公眾、媒體還是政府。很多大企業(yè)或者初創(chuàng)公司都開始研發(fā)與機器人相關的產品。最近的小度機器人就是百度和清華美院信息系的X工作室合作研發(fā)的。米海鵬副教授是X工作室的老師之一，通過他我們進一步了解了機器人的發(fā)展狀況。

DESIGN：您主要的研究領域是什么？

米海鵬：我關注機器人的交互問題。當有一個機器人存在時，人怎么對待他，怎么和他交互；機器人如何理解人的需求，人對機器人的需求是什么；怎樣通過交互方式把自己的想法告訴機器人，讓機器人忠實的執(zhí)行；這些都是交互問題。對于不同形態(tài)的機器人就有不同的交互，關注不同形態(tài)的機器人在不同情境下應該用什么樣的交互方式更好，這是我感興趣的。

DESIGN：目前清華研發(fā)機器人的團隊情況？

米海鵬：有不同的研究團隊，每個團隊的側重點不一樣。計算機系偏重機器人的智能方面，自動化系偏重機器人在產業(yè)界的應用；機械系偏重機型的結構、運動能力；信息藝術設計系偏重藝術性、設計、與應用的結合。我們X工作室的老師和學生都來自不同學科，有的來自工程領域，有的來自設計領域。我們主要研究兩個部分一個是家用機器人，另一個是和藝術相關，偏公共雕塑和展示之類的機器人。研究偏向基礎研究，面對中國市場，在中國用戶的使用習慣下機器人會有哪些特點。通過用戶實踐、心理學實驗的方式，判斷機器人所具有的特點，或者具有某些特點之后人會有怎樣的反應。我們不獨立完成一個機器人從開發(fā)到生產的全過程，而是更關注機器人面對用戶時，用戶會有哪些需求、感受，機器人在不同特性下'有哪些設計的可能性，從學術角度做出一些貢獻。

DESIGN：國內高校研發(fā)機器人的情況？

米海鵬：國內高校近年來對機器人的研究力度明顯加大。以清華為例，有的專業(yè)研究機器人的機械及運動性能，有的研究控制方面，有的研究智能。但是跨學科的交叉和協(xié)作做的還不夠好。

DESIGN：機器人的概念是怎樣的？

米海鵬：機器人泛指一切具有自主運動行為的機器。在國外ROBOT的概念并不特指人形機器人，但在中國由于帶了一個“人”字，很容易讓人聯想到人的形態(tài)，近幾年特別火的也是人形機器人。實際上機器人的范圍很廣。

DESIGN：機器人分類及所占比例？

米海鵬：最多的是工業(yè)機器人，主要在工業(yè)流水線上作業(yè)，是帶動機器人產業(yè)發(fā)展最重要的市場。中國是工業(yè)機器人的第一消費大國。其次是服務類機器人，面向終端用戶，家用或者個人。這類機器人仍然處在探索期，它的大規(guī)模市場化終將到來。目前此類機器人中真正得到大規(guī)模應用的就是掃地機器人。此外特種機器人主要負責救災、救治傷員、地形考察、核電站檢測、打撈沉船等，都是人很難到達的地方。主要面向政府、特種機構，規(guī)模比較小。還有一類藝術型的機器人，面對展覽展示、公共空間。

DESIGN：研發(fā)機器人的團隊構成是怎樣的？

米海鵬：機器人是跨學科的領域，沒有標準團隊構成，取決于研究的側重點，一般是多學科交叉的團隊，包括機械工程師、電子工程師、程序員、計算機科學家、設計師、心理學家等，組成很多元化。

DESIGN：機器人的設計流程是怎樣的？研發(fā)周期有多久？

米海鵬：工業(yè)機器人會有相對的設計規(guī)范，完全從功能出發(fā)，解決流水線上的問題，更多由工程師引導。對于家用、社交化的機器人，首先要明確它的作用，是為了解決家用的功能還是其它，隨著任務定義的不一樣，設計流程也會不一樣。傳統(tǒng)的設計流程可能會有，從功能出發(fā)，完成一些列符合功能的結構設計、功能設計，最后是造型設計。這樣的流程會讓工程師和設計師割裂開來。國外好的機器人設計從一開始就由設計師做主導，工程師和設計師相互配合，同時考慮功能和美感。研發(fā)周期很難評估，大學的研究具有先鋒性、實驗性，不是為了制造產品或者短期獲利，這樣的研究不會設定時間節(jié)點，因為中間會有很多流程不清楚。而對于一個面向產品開發(fā)的機器人，周期取決于產品的本身。國內研發(fā)周期相對較短，從立項到產品工程樣機完成可能要一年。

DESIGN：國內外機器人的發(fā)展情況？

米海鵬：機器人在國外已經有幾十年的發(fā)展歷程了，發(fā)展強國包括歐美和日本，都有很深的積累。但國內的發(fā)展還處于一個初級階段，大眾的認知以及產業(yè)界的方向把控都在一個摸索期。除了工業(yè)機器人有一些明確的市場細分定位，其他方面都還比較模糊。對于面向終端用戶的機器人，企業(yè)定位和民眾需求都在探索，消費者雖然感興趣、有嘗鮮心理，但都沒有達到成為必需品、必須購買的階段。如何找到一個固定的需求，還要很長的一段路。國內的機器人發(fā)展由技術領域的公司引導，有很好的技術背景，工程可以實現，但對于機器人的社會屬性及人文關懷還比較缺失。他們較多地研究機器人的功能、如何實現，對于如何與人打交道，人如何對待它，以及它應該有怎樣的形式讓人覺得舒服，這些方面涉及的還比較少。機器人的設計也相對落后，大部分公司都是模仿或者在模仿基礎上有微小創(chuàng)新，生產一些機器人產品，有面向送餐等服務業(yè)的，有面向展覽演出的，等等。endprint

DESIGN：研究機器人比較好的國家及各自研究的特色？

米海鵬：日本最大的特色是人形機器人的研究，非常超前，是世界最領先的。他們是最早研究人形機器人的國家，對人形機器人的研究有很多不同側重點。早期研究機器人走路的步態(tài)，模擬人走步的平穩(wěn)順暢。之后研究表情，是不是可以高度模擬人的表情。人的表情非常豐富，不說話也能傳達很多信息，但想從機器人身上獲取這些很困難。石黑浩是研究表情最著名的教授，去年在北京的展會上，他也帶來了一個有表情的機器人，是以他的妻子為原型。通過表情肌肉的控制，皮膚的質感柔軟有彈性，使得看起來很像一個人，可以模仿大部分表情。還有聲音的合成，現在我們有語音合成的軟件，在日本有學者研究模仿人的聲帶，用機械器官通過發(fā)氣的方式，發(fā)聲也非常貼近人的效果。日本對于擬人機器人的研究有很大的群體，許多教授在不同的側重點進行研究，他們也有很多好的呈現，包括本田的ASIMO、索尼的QRIO、石黑浩的表情的機器人等等。

美國研究機器人的特點是不拘泥于人形，而是取決于需求。在戰(zhàn)場的復雜地形上，也許一個狗的形態(tài)就更合適，那么就研究在這樣一個特殊環(huán)境下執(zhí)行任務的機器人如何更好地完成任務。JIBO需要在房間里和人交流，不一定有四肢，一樣讓人覺得可愛，這是它很實際的地方。另一方面美國對于機器人智能的研究應用是最超前的，包括機器人的規(guī)劃能力、決策能力等，也就是機器人大腦的研究。舉個例子，很多家庭都有掃地機器人，最早的一臺掃地機器人就誕生在美國，IROBOT掃地機器人源自MIT。它之所以可以走進家庭是因為解決了一個問題，用一個成本比較低的家用掃地機器人如何把整個房間掃遍而不留死角。這看似簡單，卻是一個復雜的決策問題，需要非常復雜的機器人學理論。美國最早將它產業(yè)化應用起來?，F在掃地機器人已經被普通大眾接受了，但有意思的是，我們拿一個美國產的機器人和國內廠商做的機器人做對比，掃地功能差不多，而能不能把房間掃遍不留死角卻有差別，或者用多久能夠掃遍不留死角也存在差異，這是美國比較強的一點。此外美國對集群機器人的研究也非常深。在電影《超能陸戰(zhàn)隊》里，天才少年發(fā)明的機器人是一個小關節(jié)，卡拉翰教授把小關節(jié)復制成千上萬后變得非常可怕。動畫片里的概念不是想象來的，而是有真實依據，這個研究就叫做模塊化機器人。研究像螞蟻一樣的小東西，當它們形成一個集群一個社會的時候，就變成驚人的機器人復合體，具有很強的戰(zhàn)斗力，應用在某些特定領域。

歐盟特別注重機器人的研究，尤其是法國和瑞士有機器人研究的據點，他們研究協(xié)作式機器人和集群式機器人。協(xié)作式機器人就是人和機器人協(xié)作完成某種任90傳統(tǒng)流水線上只是機器人在工作，按照既定的程序完成任務，整個過程中不需要人的參與。但很多工作機器人不能獨立完成。例如人擅長從許多東西中找到需要的，或者對雜亂無章的東西歸類排序，這些對機器人很難。機器人也有很多人不擅長的本領，比如精確的擰螺絲，多少圈、多少度，或者裝盒，正好裝到盒子里，這些機械性的、要求動作精確的，機器人更擅長。正因為這些特點，研究人員讓人和機器人協(xié)作，共同完成一個任務，各自完成擅長的，用人機協(xié)作改變傳統(tǒng)機器人獨立工作的模式。集群機器人是一個機器人小分隊里有不同分工，有偵查的，有行動的，有執(zhí)行特種任務的，等等。這樣一個小分隊去完成一個特種任務，效率很高，而不是把所有功能集合成一個超級英雄。

DESIGN：比較著名的機器人公司？他們代表的機器人是什么？有何特點？

米海鵬：做人形機器人的公司在全世界范圍內都很少，在歐美也不是重要的研究領域。人形機器人最早是70年代由日本早稻田大學提出的，在日本研究的很多。

現在著名的機器人公司有波士頓動力（BOSTON DYNAMICs），從MIT派生出來，這個公司的特點是實用，和美國軍方合作，研究可以在戰(zhàn)場上使用的機器人，在復雜地形進行運輸的機器人。最為國內大眾熟知的是一只大狗，有四條腿，跑起來速度很快，踹一腳也可以馬上站起來不會倒下。如果把這樣的大狗成群的投入戰(zhàn)爭，就會像科幻電影一樣可怕。目前這家公司已經被谷歌收購。還有一家公司最近很熱，就是JIBO，也是由MIT的一位教授創(chuàng)立的。JIBO是面向家庭的情感陪伴式機器人，只能放在桌子上，可以轉動頭和身子，有表情，可以溝通、對話、拍照、設定鬧鐘等。它的設計很靈巧，不像電子設備，而是有種人的感覺，有感情、靈性的東西在里面，這是它成功的地方。最早的宣傳視頻在國內網站上火起來，之后國內出現了大批類似這種機器人的初創(chuàng)公司或大公司的嘗試。比如小魚在家，是很著名的創(chuàng)業(yè)公司，倡導將遠程視頻通話機器人化，有一個屏幕可以自動跟蹤，當人移動時，始終保持在屏幕正中間。還有百度的小度機器人，京東、海爾、騰訊、微軟也都在做，有的已經發(fā)布，有的正在研究中。目前這類偏向智能硬件和機器人結合的都屬于家用機器人，成為家庭的新成員，有情感陪伴功能，跟孩子溝通，和老人互動，可以遠程視頻，監(jiān)控空氣質量，提醒天氣時間，甚至手機可以執(zhí)行的功能，訂餐、查詢地圖等，這些都是在JIBO的啟發(fā)下，結合中國市場的創(chuàng)意，他們關注的用戶群、解決的功能有類似重疊的地方。

工業(yè)機器人領域最著名的公司有三家，ABB、庫卡KUKA、安川電機YASKAWA。他們的市場占有率很高，做機械手臂在流水線上抓取、組裝、焊接，動作精準。

其他比較著名的是研發(fā)NAO的一家法國公司ALDEBARAN ROBOTICS，也是從大學的一個研究項目派生出來的，NAO是一個很，成功的人形機器人，最初用來進行仿人機器人動作形態(tài)的研究，面向大學和機構。它本身是一個非常完整的機器人研究平臺，支持二次開發(fā)。成本很高，售價十萬人民幣的量級，很難普及進入家用市場。他在各大展會上的出鏡率很高，許多機器人公司暫時沒有制造機器人的能力，但可以買一臺NAO自己編程序。國內有一些自閉癥康復訓練機構，用NAO教自閉癥孩子進行行為矯正。機器^與自閉癥的研究有很悠久的歷史，因為機器人容易被這些孩子接受。endprint

DESIGN：國內目前已經研發(fā)問世的機器人有哪些？

米海鵬：我了解的產品和應用主要有三類，一類是以掃地機器人為代表的功能性的家用機器人，一類是面向社交需求的家用機器人，還有一類是面向餐廳等場合的營銷性質的機器人，例如送餐和表演型機器人。

DESIGN：高校做機器人和企業(yè)做機器人有何區(qū)別？

米海鵬：國外高校研究機器人非?；A，研究企業(yè)、大眾想象不到的新的機器人形態(tài)。人形的、非人形的、動物形態(tài)的、可以組裝的、可修復的、模塊化的，最早都發(fā)源于實驗室的研究，并不以短期獲利為目標。大學對于機器人的研究主要是探索可能性，什么樣的形態(tài)是新的可能，什么不可以，研究終端用戶，研究人對于機器人的需求是什么。比如說，日本開始研究類人機器人時，不停的希望機器人很像人，包括一舉一動，一顰一笑，表情皮膚，都要像人。但在研究中一個學者發(fā)現，當這個機器人越來越像人的時候，開始人的好感度會不斷上升，但到某個臨界點，已經非常像，但還有一點不像時，人就會非常排斥這樣的機器人，好感度急劇下降，直到他非常像人，才可以回升，畫一條曲線，像一個谷，這是機器人學界非常著名的恐怖谷理論，由大學實驗室的教授研究出來。最開始并不會知道有這樣一個理論，而是在研究中發(fā)現。這些很基礎的東西都來自于大學，他們不追求利潤，研究機器人在什么樣的場合有什么樣的需求，針對不同使用者會出現什么問題，這才是大學關注的。企業(yè)研究機器人一定要有利潤，即使短期沒有，長期也要有，一定會切合到市場需要什么、用戶需要什么，它的成本怎樣。企業(yè)研究機器人會用到比較成熟的理論和技術，這樣沒有風險，然后怎么降低成本，怎么通過營銷讓它轉化成利潤，這些是企業(yè)研究機器人更實際的問題。國內的現狀很尷尬，大學和企業(yè)在研究機器人方面并沒有很好的結合，有些大學在為企業(yè)做研發(fā)，而企業(yè)理論和技術儲備不多，自己還要做很多嘗試，這是目前學術界和產業(yè)界的一個現狀。

DESIGN：機器人與市場的結合是怎樣的？米海鵬：主要兩方面，一是以掃地機器人、拖地機器人、擦窗機器人為代表的契合家用需求的機器人，具有明確的市場定位，成本也相對低廉，大眾可以負擔得起。二是和服務業(yè)相結合，比如機器人餐廳主要通過機器人送餐，這類餐廳還蠻火爆，迎合了大眾的嘗鮮心理，是一種營銷策略。除此以外，走向市場的機器人例子還不是很多，有些產品只限于發(fā)燒友或者同行從業(yè)人員，大家買來捧場或者研究，真正進入普通消費者的還很少。另外就是和文化創(chuàng)意產業(yè)相結合，比如隨著電影《星球大戰(zhàn)：原力覺醒》而熱銷的BB-8，通過APP可以有很好的互動。本身像玩具，不解決什么問題，但和電影人物結合，成為一種傳統(tǒng)模型手辦的替代品，也很成功。這也是未來一個很重要的市場，作為電影動漫的周邊產品。將機器人作為另一種形態(tài)的玩具也很有市場。例如美國孩之寶公司做的一個毛絨玩具FURBY，可以陪孩子說話，也是一個成功的機器人玩具。

DESIGN：目前機器人的普及有哪些問題？

米海鵬：主要還是市場需求，普遍民眾對于機器人很感興趣，但還沒有找到一個急需的點。找到需求點，再以合理的成本，幫助人完成一定的任務，完成的效果還比較好，才有普及的空間。隨著技術越來越先進，成本越來越低，以及民眾的接受度，普及會逐漸擴大。

DESIGN：介紹下無人機及其應用？

米海鵬：無人機從廣義講也屬于機器人的一種，這幾年無人機也被國人廣泛關注，最開始是來自發(fā)燒友、極客們，用無人機做一些類似航模的工作。無人機可以分為兩種，一種是人為操控的，一種是自主飛行的，前一種是市場的主流。無人機在航拍攝像領域占據很大份額，但主要還是依靠遙控，攝像師通過地面遙控來控制鏡頭的移動。航拍無人機本身帶有一套穩(wěn)定系統(tǒng)，拍攝時有一套機制算法保障畫面穩(wěn)定，攝影師主要控制飛行的位置。另一種可以自主飛行的更像機器人，通過感知能力、路徑規(guī)劃避障能力，實現自己從_個點到另一個點的飛行。無人機是世界級的難題，也是研究熱點，目前還沒有進入家用應用階段。

“人工智能會是下一個20年顛覆人類社會的技術，它的力量將堪比電與互聯網”，“世界互聯網之父”凱文·凱利曾這樣預測。在大會上我們也看到很多先進的機器人技術及應用，但這并不能涵蓋整個機器人領域最超前的發(fā)展狀況，還有很多高精尖的研究在科研室里不被我們發(fā)現。近幾年，服務機器人、人工智能機器人、無人機等得到了廣泛關注。從未來趨勢看，服務機器人將成為熱點，服務社會各方面的需求。目前機器人的普及應用還面臨成本較高、功能單一、智能化水平不高等障礙。但隨著全球科技協(xié)同創(chuàng)新、各學科融合發(fā)展，以及各國科研機構和企業(yè)的合作，機器人的普及應用終將克服一切困難，為人類更好的發(fā)展提供幫助。endprint