林楠

看點

Multi-disciplinary Team——多元化團(tuán)隊

Humanoid Robot——人形機(jī)器人

Service Robot——服務(wù)機(jī)器人

2015年11月23日，世界機(jī)器人大會在北京開幕。此次大會以“協(xié)同融合共贏，引領(lǐng)智能社會”為主題，研討交流世界機(jī)器人研發(fā)及智能社會的發(fā)展趨勢。進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球科技創(chuàng)新持續(xù)發(fā)展，新的科技革命與產(chǎn)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(jī)器人受到越來越多的研討與應(yīng)用。它被譽(yù)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(biāo)志，改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)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(jī)器人萬能公司》中，根據(jù)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(jī)器人”這個詞。從簡單的時間線來看，機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展了三代，第一代的工業(yè)機(jī)器人到第二代有“感覺”的機(jī)器人，再到目前的智能機(jī)器人。機(jī)器人是多學(xué)科、高科技交叉融合的產(chǎn)物，涉及計算機(jī)、自動控制、新材料、新能源、人工智能等一系列前沿技術(shù)。

國內(nèi)近幾年對機(jī)器人的關(guān)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(jī)器人相關(guān)的產(chǎn)品。最近的小度機(jī)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(jìn)一步了解了機(jī)器人的發(fā)展?fàn)顩r。

DESIGN：您主要的研究領(lǐng)域是什么？

米海鵬：我關(guān)注機(jī)器人的交互問題。當(dāng)有一個機(jī)器人存在時，人怎么對待他，怎么和他交互；機(jī)器人如何理解人的需求，人對機(jī)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(jī)器人，讓機(jī)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(jī)器人就有不同的交互，關(guān)注不同形態(tài)的機(jī)器人在不同情境下應(yīng)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(jī)器人的團(tuán)隊情況？

米海鵬：有不同的研究團(tuán)隊，每個團(tuán)隊的側(cè)重點不一樣。計算機(jī)系偏重機(jī)器人的智能方面，自動化系偏重機(jī)器人在產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用；機(jī)械系偏重機(jī)型的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動能力；信息藝術(shù)設(shè)計系偏重藝術(shù)性、設(shè)計、與應(yīng)用的結(jié)合。我們X工作室的老師和學(xué)生都來自不同學(xué)科，有的來自工程領(lǐng)域，有的來自設(shè)計領(lǐng)域。我們主要研究兩個部分一個是家用機(jī)器人，另一個是和藝術(shù)相關(guān)，偏公共雕塑和展示之類的機(jī)器人。研究偏向基礎(chǔ)研究，面對中國市場，在中國用戶的使用習(xí)慣下機(jī)器人會有哪些特點。通過用戶實踐、心理學(xué)實驗的方式，判斷機(jī)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(yīng)。我們不獨立完成一個機(jī)器人從開發(fā)到生產(chǎn)的全過程，而是更關(guān)注機(jī)器人面對用戶時，用戶會有哪些需求、感受，機(jī)器人在不同特性下'有哪些設(shè)計的可能性，從學(xué)術(shù)角度做出一些貢獻(xiàn)。

DESIGN：國內(nèi)高校研發(fā)機(jī)器人的情況？

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

DESIGN：機(jī)器人的概念是怎樣的？

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

DESIGN：機(jī)器人分類及所占比例？

米海鵬：最多的是工業(yè)機(jī)器人，主要在工業(yè)流水線上作業(yè)，是帶動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展最重要的市場。中國是工業(yè)機(jī)器人的第一消費(fèi)大國。其次是服務(wù)類機(jī)器人，面向終端用戶，家用或者個人。這類機(jī)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(jī)器人中真正得到大規(guī)模應(yīng)用的就是掃地機(jī)器人。此外特種機(jī)器人主要負(fù)責(zé)救災(zāi)、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(dá)的地方。主要面向政府、特種機(jī)構(gòu)，規(guī)模比較小。還有一類藝術(shù)型的機(jī)器人，面對展覽展示、公共空間。

DESIGN：研發(fā)機(jī)器人的團(tuán)隊構(gòu)成是怎樣的？

米海鵬：機(jī)器人是跨學(xué)科的領(lǐng)域，沒有標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)隊構(gòu)成，取決于研究的側(cè)重點，一般是多學(xué)科交叉的團(tuán)隊，包括機(jī)械工程師、電子工程師、程序員、計算機(jī)科學(xué)家、設(shè)計師、心理學(xué)家等，組成很多元化。

DESIGN：機(jī)器人的設(shè)計流程是怎樣的？研發(fā)周期有多久？

米海鵬：工業(yè)機(jī)器人會有相對的設(shè)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(dǎo)。對于家用、社交化的機(jī)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(wù)定義的不一樣，設(shè)計流程也會不一樣。傳統(tǒng)的設(shè)計流程可能會有，從功能出發(fā)，完成一些列符合功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能設(shè)計，最后是造型設(shè)計。這樣的流程會讓工程師和設(shè)計師割裂開來。國外好的機(jī)器人設(shè)計從一開始就由設(shè)計師做主導(dǎo)，工程師和設(shè)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(xué)的研究具有先鋒性、實驗性，不是為了制造產(chǎn)品或者短期獲利，這樣的研究不會設(shè)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(chǎn)品開發(fā)的機(jī)器人，周期取決于產(chǎn)品的本身。國內(nèi)研發(fā)周期相對較短，從立項到產(chǎn)品工程樣機(jī)完成可能要一年。

DESIGN：國內(nèi)外機(jī)器人的發(fā)展情況？

米海鵬：機(jī)器人在國外已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷程了，發(fā)展強(qiáng)國包括歐美和日本，都有很深的積累。但國內(nèi)的發(fā)展還處于一個初級階段，大眾的認(rèn)知以及產(chǎn)業(yè)界的方向把控都在一個摸索期。除了工業(yè)機(jī)器人有一些明確的市場細(xì)分定位，其他方面都還比較模糊。對于面向終端用戶的機(jī)器人，企業(yè)定位和民眾需求都在探索，消費(fèi)者雖然感興趣、有嘗鮮心理，但都沒有達(dá)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(nèi)的機(jī)器人發(fā)展由技術(shù)領(lǐng)域的公司引導(dǎo)，有很好的技術(shù)背景，工程可以實現(xiàn)，但對于機(jī)器人的社會屬性及人文關(guān)懷還比較缺失。他們較多地研究機(jī)器人的功能、如何實現(xiàn)，對于如何與人打交道，人如何對待它，以及它應(yīng)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(jī)器人的設(shè)計也相對落后，大部分公司都是模仿或者在模仿基礎(chǔ)上有微小創(chuàng)新，生產(chǎn)一些機(jī)器人產(chǎn)品，有面向送餐等服務(wù)業(yè)的，有面向展覽演出的，等等。endprint

DESIGN：研究機(jī)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(jī)器人的研究，非常超前，是世界最領(lǐng)先的。他們是最早研究人形機(jī)器人的國家，對人形機(jī)器人的研究有很多不同側(cè)重點。早期研究機(jī)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(dá)很多信息，但想從機(jī)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(jī)器人，是以他的妻子為原型。通過表情肌肉的控制，皮膚的質(zhì)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(xiàn)在我們有語音合成的軟件，在日本有學(xué)者研究模仿人的聲帶，用機(jī)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(jī)器人的研究有很大的群體，許多教授在不同的側(cè)重點進(jìn)行研究，他們也有很多好的呈現(xiàn)，包括本田的ASIMO、索尼的QRIO、石黑浩的表情的機(jī)器人等等。

美國研究機(jī)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(fù)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(wù)的機(jī)器人如何更好地完成任務(wù)。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(jī)器人智能的研究應(yīng)用是最超前的，包括機(jī)器人的規(guī)劃能力、決策能力等，也就是機(jī)器人大腦的研究。舉個例子，很多家庭都有掃地機(jī)器人，最早的一臺掃地機(jī)器人就誕生在美國，IROBOT掃地機(jī)器人源自MIT。它之所以可以走進(jìn)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(jī)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(fù)雜的決策問題，需要非常復(fù)雜的機(jī)器人學(xué)理論。美國最早將它產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用起來?，F(xiàn)在掃地機(jī)器人已經(jīng)被普通大眾接受了，但有意思的是，我們拿一個美國產(chǎn)的機(jī)器人和國內(nèi)廠商做的機(jī)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(qiáng)的一點。此外美國對集群機(jī)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(jī)器人是一個小關(guān)節(jié)，卡拉翰教授把小關(guān)節(jié)復(fù)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(jù)，這個研究就叫做模塊化機(jī)器人。研究像螞蟻一樣的小東西，當(dāng)它們形成一個集群一個社會的時候，就變成驚人的機(jī)器人復(fù)合體，具有很強(qiáng)的戰(zhàn)斗力，應(yīng)用在某些特定領(lǐng)域。

歐盟特別注重機(jī)器人的研究，尤其是法國和瑞士有機(jī)器人研究的據(jù)點，他們研究協(xié)作式機(jī)器人和集群式機(jī)器人。協(xié)作式機(jī)器人就是人和機(jī)器人協(xié)作完成某種任90傳統(tǒng)流水線上只是機(jī)器人在工作，按照既定的程序完成任務(wù)，整個過程中不需要人的參與。但很多工作機(jī)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(jī)器人很難。機(jī)器人也有很多人不擅長的本領(lǐng)，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(jī)械性的、要求動作精確的，機(jī)器人更擅長。正因為這些特點，研究人員讓人和機(jī)器人協(xié)作，共同完成一個任務(wù)，各自完成擅長的，用人機(jī)協(xié)作改變傳統(tǒng)機(jī)器人獨立工作的模式。集群機(jī)器人是一個機(jī)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(wù)的，等等。這樣一個小分隊去完成一個特種任務(wù)，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(jī)器人公司？他們代表的機(jī)器人是什么？有何特點？

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

現(xiàn)在著名的機(jī)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(jī)器人，在復(fù)雜地形進(jìn)行運(yùn)輸?shù)臋C(jī)器人。最為國內(nèi)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(jīng)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(jī)器人，只能放在桌子上，可以轉(zhuǎn)動頭和身子，有表情，可以溝通、對話、拍照、設(shè)定鬧鐘等。它的設(shè)計很靈巧，不像電子設(shè)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(nèi)網(wǎng)站上火起來，之后國內(nèi)出現(xiàn)了大批類似這種機(jī)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(dǎo)將遠(yuǎn)程視頻通話機(jī)器人化，有一個屏幕可以自動跟蹤，當(dāng)人移動時，始終保持在屏幕正中間。還有百度的小度機(jī)器人，京東、海爾、騰訊、微軟也都在做，有的已經(jīng)發(fā)布，有的正在研究中。目前這類偏向智能硬件和機(jī)器人結(jié)合的都屬于家用機(jī)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(yuǎn)程視頻，監(jiān)控空氣質(zhì)量，提醒天氣時間，甚至手機(jī)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(jié)合中國市場的創(chuàng)意，他們關(guān)注的用戶群、解決的功能有類似重疊的地方。

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

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(xué)的一個研究項目派生出來的，NAO是一個很，成功的人形機(jī)器人，最初用來進(jìn)行仿人機(jī)器人動作形態(tài)的研究，面向大學(xué)和機(jī)構(gòu)。它本身是一個非常完整的機(jī)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(jìn)入家用市場。他在各大展會上的出鏡率很高，許多機(jī)器人公司暫時沒有制造機(jī)器人的能力，但可以買一臺NAO自己編程序。國內(nèi)有一些自閉癥康復(fù)訓(xùn)練機(jī)構(gòu)，用NAO教自閉癥孩子進(jìn)行行為矯正。機(jī)器^與自閉癥的研究有很悠久的歷史，因為機(jī)器人容易被這些孩子接受。endprint

DESIGN：國內(nèi)目前已經(jīng)研發(fā)問世的機(jī)器人有哪些？

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

DESIGN：高校做機(jī)器人和企業(yè)做機(jī)器人有何區(qū)別？

米海鵬：國外高校研究機(jī)器人非?；A(chǔ)，研究企業(yè)、大眾想象不到的新的機(jī)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(fù)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(biāo)。大學(xué)對于機(jī)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(jī)器人的需求是什么。比如說，日本開始研究類人機(jī)器人時，不停的希望機(jī)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(xué)者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這個機(jī)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(jīng)非常像，但還有一點不像時，人就會非常排斥這樣的機(jī)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(jī)器人學(xué)界非常著名的恐怖谷理論，由大學(xué)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(xiàn)。這些很基礎(chǔ)的東西都來自于大學(xué)，他們不追求利潤，研究機(jī)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(xiàn)什么問題，這才是大學(xué)關(guān)注的。企業(yè)研究機(jī)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(jī)器人會用到比較成熟的理論和技術(shù)，這樣沒有風(fēng)險，然后怎么降低成本，怎么通過營銷讓它轉(zhuǎn)化成利潤，這些是企業(yè)研究機(jī)器人更實際的問題。國內(nèi)的現(xiàn)狀很尷尬，大學(xué)和企業(yè)在研究機(jī)器人方面并沒有很好的結(jié)合，有些大學(xué)在為企業(yè)做研發(fā)，而企業(yè)理論和技術(shù)儲備不多，自己還要做很多嘗試，這是目前學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的一個現(xiàn)狀。

DESIGN：機(jī)器人與市場的結(jié)合是怎樣的？米海鵬：主要兩方面，一是以掃地機(jī)器人、拖地機(jī)器人、擦窗機(jī)器人為代表的契合家用需求的機(jī)器人，具有明確的市場定位，成本也相對低廉，大眾可以負(fù)擔(dān)得起。二是和服務(wù)業(yè)相結(jié)合，比如機(jī)器人餐廳主要通過機(jī)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(jī)器人例子還不是很多，有些產(chǎn)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(jìn)入普通消費(fèi)者的還很少。另外就是和文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)相結(jié)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(jié)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(chǎn)品。將機(jī)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(jī)器人玩具。

DESIGN：目前機(jī)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(jī)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(wù)，完成的效果還比較好，才有普及的空間。隨著技術(shù)越來越先進(jìn)，成本越來越低，以及民眾的接受度，普及會逐漸擴(kuò)大。

DESIGN：介紹下無人機(jī)及其應(yīng)用？

米海鵬：無人機(jī)從廣義講也屬于機(jī)器人的一種，這幾年無人機(jī)也被國人廣泛關(guān)注，最開始是來自發(fā)燒友、極客們，用無人機(jī)做一些類似航模的工作。無人機(jī)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(jī)在航拍攝像領(lǐng)域占據(jù)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(jī)本身帶有一套穩(wěn)定系統(tǒng)，拍攝時有一套機(jī)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(jī)器人，通過感知能力、路徑規(guī)劃避障能力，實現(xiàn)自己從_個點到另一個點的飛行。無人機(jī)是世界級的難題，也是研究熱點，目前還沒有進(jìn)入家用應(yīng)用階段。

“人工智能會是下一個20年顛覆人類社會的技術(shù)，它的力量將堪比電與互聯(lián)網(wǎng)”，“世界互聯(lián)網(wǎng)之父”凱文·凱利曾這樣預(yù)測。在大會上我們也看到很多先進(jìn)的機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用，但這并不能涵蓋整個機(jī)器人領(lǐng)域最超前的發(fā)展?fàn)顩r，還有很多高精尖的研究在科研室里不被我們發(fā)現(xiàn)。近幾年，服務(wù)機(jī)器人、人工智能機(jī)器人、無人機(jī)等得到了廣泛關(guān)注。從未來趨勢看，服務(wù)機(jī)器人將成為熱點，服務(wù)社會各方面的需求。目前機(jī)器人的普及應(yīng)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(xué)科融合發(fā)展，以及各國科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的合作，機(jī)器人的普及應(yīng)用終將克服一切困難，為人類更好的發(fā)展提供幫助。endprint