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  • 機器人產業正經歷震蕩,未來屬于“個人機器人”

      據說,清華大學的校園流傳著這樣一種說法,“聽張文增教授的課,能讓學美術的人給機器手寫編程。”
     
      總會有不同專業的學生跑去蹭張文增的《機器人概論》課程,并不完全是因為清華里對機器人感興趣的學生太多,而是張文增能把枯燥的機器人理論講得深入淺出,即使毫無基礎的其他專業學生也能“聽得懂”。
     
      從1994年考入清華大學機械工程系以來,張文增已經在清華園里度過了25年的時光。從自己的求學到教書育人,張文增從一位優秀的學生成長為了一名優秀的老師,甚至有媒體稱他為“人才魔術師”。
     
      機器人手是張文增的主要研究領域,從讀研究生段開始接觸機器人手研究的張文增在畢業后依然選擇了在這一領域繼續耕耘。他帶領機器人手研究實驗室研發出了“多啦A夢”機械手、耦合自適應機器人手等成型的機器人手。
     
      當前,應用于制造業和服務業的各類機器人手成為了機器人產業中的熱門話題,了解到張文增教授在機器人手領域已經進行了20多年的研究后,我們來到了清華大學,和張老師針對機器人手產業的現狀和未來的發展趨勢進行了深入的交流。
     
      這次談話中,張文增教授介紹了他帶領機器人手實驗室做出的一些研究成果,向我們深刻闡釋了他對機器人智能化發展的看法。
    ▲張文增帶領實驗室團隊制作的機器人手陳列臺
     
      一、“逼”著學生做科研的魅力老師
     
      張文增1999年畢業于清華大學機械工程系,之后一直在清華繼續攻讀機械工程碩士和博士,2005年博士畢業留校任教,從2016年開始指導SRT(大學生研究訓練)項目。
     
      張文增教授自認為剛參加工作時,還是有些力不從心的感覺,他意識到了傳統的教與學的方式會讓學生走很多彎路。尤其對本科生來說,科研實踐的經歷太少,在進行SRT項目時就會遇到很多難題。
     
      他認為,讓本科生更早的接觸科研積累真正的經驗比“死讀書”有用的多。讀本科時,張文增沒參加過SRT,這也是他在后來的研究中常常感到力不從心的原因,他意識到,讓同學們更早的進行科研實踐對他們接下來無論是學習還是工作都有幫助。
     
    ▲機器人手實驗室,張文增也會在這里給學生上課
     
      2012年至2013年,張文增到美國做訪問學者期間,感受到西方的教育環境與中國最大的不同之處在于他們把交流看的更重。這種交流更多的是指學術上的探討,對團隊中每個個體想象力的重視。
     
      結合國外的先進經驗,張文增在每次帶隊做項目時都在調整自己的教學方法。十幾年的時間里,他帶領本科生SRT團隊贏得了國內外幾十種機器人設計和論文獎項,培養了一批批專業人才。
     
      張文增的課堂總是座無虛席,除了本專業的學生以外,還有很多其他專業的學生來“蹭課”。大家都被張老師幽默的課堂風格,專業的知識儲備深深吸引。于是,清華大學的校園里就流傳起了我們前面提到的那句話,“聽張老師的課,能讓學美術的給機器手寫編程。”
     
      二、肌肉信號控制耦合機械手,可幫助殘疾人正常生活
     
      20多年的執教生涯中,張文增教授帶領實驗室研制出了球形的“多啦A夢”手、耦合自適應機器人手COSA等多項機械手。
     
      張文增教授也帶我們來到了他的機器人手實驗室,向我們展示了一部分他和學生共同的研究成果。
     
      這些展示的機器人手中,“哆啦A夢”手通過氣動進行控制完成抓取。COSA手可以通過肌肉信號控制幫助機器人正常生活,殘疾人的肌肉末端纖維運動通過傳感器檢測將運動趨勢傳輸到機械手,比腦電波控制可靠性更高。
     
    ▲可靈活彎曲的機器人手指
     
      張文增帶領學生做出的人手形的機械手每個手指上都能靈活彎曲,關節間的運動是耦合的,設計與人手非常接近,手指的第二個關節運動時,前一個關節也會隨之彎曲。
     
      這款機械手已經被同校的教授搶先定了十臺,用于教學和研究工作。但張教授說:“做十臺這個耗費的精力太多了,可能會影響我們接下來的研究,而且十萬一臺成本太高了。”
     
    ▲本科生挑戰杯二等獎作品“壁虎”機器人
     
      除此之外,張教授帶領的本科生還做出了一種“壁虎”機器人,可以通過吸盤主動覆壓,爬到玻璃上和墻上,并獲得了挑戰杯二等獎。
     
      目前,由于制作成本太高,機器人手實驗室的成果大多還只是原型機。張文增一直在尋找能與學校科研機構對接的企業,幫他們把技術落地。現在張老師的學生正在和機器人手實驗室合作,下一步將與張文增共同將前沿研究落到實際產品中,
     
      機械手的研究很考驗整合機電能力和工程能力,張文增表示,想要將機械手產業化,還需要更多的資金投入。
     
      三、機器人市場正處于震蕩期
     
      張文增說:“機器人隨著時代的發展一定會替代人,文明才會前進。”
     
      他以汽車為例,解釋了人與機器人交互的進階。從前,車是由馬來拉的,人和馬的交互靠抽鞭子來完成。隨著科技的進步,汽車出現了,馬被取代。人也是一樣,機器人隨著技術的進步一定會在某些特定的工作中取代人類,這是文明的進步。
     
      前不久的世界機器人大會上出現了那么多新的工業機器人公司,也有眾多老的機器人公司從展會中消失。
     
      張文增認為,現在工業機器人的市場呈現整體下滑趨勢是正常的。因為大家都看到了工業機器人有廣闊的市場空間,所以都涌入了這個市場,有人涌入就會有人倒閉,這是自然規律。
     
      他說:“老的機器人不發展,就會丟失領地。”
     
      以智能手機為例,現在技術已經不是獨家的了,只不過是誰現在做的更精,誰做的更快。進入了技術的震蕩期,創新刺激消費的可能性正在下降。
     
      對此,張文增認為,新技術來的時候一定會有震蕩期,電子產品制造商都在觀望,因為機器人是制造業,不可能春江水暖鴨先知。
     
      張文增更看好服務機器人未來的發展,他表示,工業機器人走到街面上是有瓶頸的,從發展的空間上來說,工業機器已經發展的很滿了。
     
      機器人本身也在經歷結構性調整,長久來看,工業機器人會永久存在,但市場會變小,現在工業機器人市場大是和過去相比,未來市場更大的會是醫療、養老、場景服務類的機器人。
     
      四、“個人機器人”才是發展主流
     
      現在來看,服務機器人還沒有應用的很好的,這個階段比較成功的是清潔機器人。但目前的清潔機器人也只能在二維平面工作,不能飛起來、不能爬墻、不夠便利、不夠智能,干活的時候還有噪音,也不能避開人在其他空間干活。
     
      人類已經有了這樣的需求,為什么沒有機器人公司去實現這項技術,這顯然是技術上還存在瓶頸。
     
      造成這種瓶頸很大一方面的原因是,更復雜的機器人就需要更多的傳感器,那相應的成本就會增加。這部分的成本現在只能由用戶來承擔,但從性價比的角度來看,暫時可能還無法在市場上受到歡迎。
     
      張文增說:“現在很多機器人創業公司,但沒有明確的殺手锏,機器人公司都活不過十年。”機器人往下發展一定是人工智能的,人工智能往下發展一定是要能生出手腳的。
     
      智能服務機器人的核心是人工智能企業將來會去做機器人,做軟件的人做硬件,做硬件的必須擁抱軟件。
     
      現在的態勢是,做機器人的背景多元化,傳統做機器人的企業看不到他的競爭對手到底會來自哪里。
     
      張文增認為,下一代機器人一定會是類似個人管家,能夠幫助人類完成日常生活和工作中各種任務的“個人機器人”。他認為,物聯網來了之后,只要系統打通了,各種智能硬件都會變成個人機器人。
     
      結語:機器人市場需要喬布斯
     
      創新研究和產品還是有距離的,過分注重產品化會使創新乏力,會放慢研究的腳步。張文增的機器人手實驗室正一直在不斷創新,始終把研發放在第一位。
     
      想要實現產品化,需要有大量的公司作為橋梁,但現在這條路還沒打通。
     
      機器人再迎來低潮的必然的,因為人的期望太高了,但是技術已經發展到這個階段是不會出現技術低谷的,會一直向上走,只不過可能走的再緩慢一點。
     
      張文增說:“市場剛開始的時候,需要大爆炸,機器人市場還是需要一個喬布斯出現。”
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