□文/弗蘭克.基爾西納（Frank Kirchner）

德國(guó)人眼中的機(jī)器人創(chuàng)新

□文/弗蘭克.基爾西納（Frank Kirchner）

德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人弗蘭克·基爾西納教授（Frank Kirchner）認(rèn)為，工業(yè)發(fā)展到現(xiàn)階段已經(jīng)不再是單機(jī)處理數(shù)據(jù)的過程了，數(shù)據(jù)分析能夠互聯(lián)共享是未來的方向。他還強(qiáng)調(diào)，工業(yè)機(jī)器人可以與人協(xié)同作業(yè)，但必須要確保人的安全。

德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新中心在德國(guó)算規(guī)模比較小的，但DFKI機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新中心在研究人工智能和機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域被公認(rèn)為非常專業(yè)，很多地方都有我們的分支機(jī)構(gòu)。

研發(fā)實(shí)力雄厚

作為一個(gè)工業(yè)研究性質(zhì)的中心，DFKI機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新中心和行業(yè)上下游其它機(jī)構(gòu)進(jìn)行密切的合作，合作方包括股東、研究中心、大型公司、中小企業(yè)等，其中像谷歌、SAP等公司都是我們的戰(zhàn)略合作伙伴。并且合作方式多種多樣，目前已經(jīng)取得了豐碩的成果。

DFKI機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新中心專攻人工智能和機(jī)器人領(lǐng)域，研究方向包括水下機(jī)器人、宇航機(jī)器人、救援機(jī)器人，還研發(fā)了一些物流生產(chǎn)領(lǐng)域的機(jī)器人。這些不同類型的機(jī)器人可以進(jìn)行各種高難度的水下作業(yè)、空間作業(yè)，而且我們?cè)跈C(jī)器人的研究上特別注重人機(jī)交互，力求將機(jī)器人和人工智能相結(jié)合。

我們有一支充滿朝氣和活力的團(tuán)隊(duì)，截至目前，團(tuán)隊(duì)成員已達(dá)31人，都是不可多得的專業(yè)人才，能夠處理非常專業(yè)的問題。有的成員是專門做機(jī)器人設(shè)計(jì)的，有的成員是專注負(fù)責(zé)人機(jī)互動(dòng)程序設(shè)計(jì)的，還有的成員負(fù)責(zé)整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在各自領(lǐng)域內(nèi)都表現(xiàn)得非常專業(yè)。

專業(yè)的設(shè)計(jì)能力能夠保持機(jī)器人實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的智能化，特別是對(duì)于人機(jī)互動(dòng)、工業(yè)4.0這樣非常重要的課題。

三個(gè)“工業(yè)4.0”之父

談到德國(guó)“工業(yè)4.0”，就不得不提到德國(guó)的三個(gè)“工業(yè)4.0”之父，他們都對(duì)起草德國(guó)“工業(yè)4.0”戰(zhàn)略規(guī)劃做出了重大貢獻(xiàn)。第一個(gè)是德國(guó)人工智能研究中心（DFKI）的CEO和科學(xué)總監(jiān)Wolfgang Wahlster教授；第二個(gè)是德國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院院士孔翰寧(Henning Kagermann)教授；第三個(gè)是德國(guó)聯(lián)邦教育研究部(BMBF)部門主管Wolf-Dieter Lukas教授。他們以及其他一些研究人員在2011年創(chuàng)造出了“工業(yè)4.0”概念，在全球范圍內(nèi)掀起了“工業(yè)4.0”的風(fēng)潮。

“工業(yè)4.0”從何而來？第一次工業(yè)革命使得人類開始機(jī)械化進(jìn)程，通過蒸汽機(jī)、動(dòng)力系統(tǒng)等，翻開了人類工業(yè)文明的篇章。第二次工業(yè)革命是電氣化革命，工業(yè)進(jìn)入到電氣化進(jìn)程當(dāng)中，使得工業(yè)領(lǐng)域能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。隨著工業(yè)發(fā)展大步地向前邁進(jìn)，到了20世紀(jì)70年代，大規(guī)模機(jī)械化和電氣化已經(jīng)趨于穩(wěn)定，人類更進(jìn)一步開始了非常重要的工業(yè)信息化進(jìn)程。人們通過信息化技術(shù)發(fā)展，得到了更多的數(shù)據(jù)，處理這些數(shù)據(jù)，解讀這些數(shù)據(jù)，將不同的信息整合到完整的系統(tǒng)中，這才催生出后來人工智能的話題。到了今天，數(shù)據(jù)處理已不僅僅是局限在單獨(dú)的機(jī)器上，而是形成信息互聯(lián)，并且越來越多的普通人都開始關(guān)注機(jī)器的人機(jī)交互功能，這說明人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到它的重要性和未來的發(fā)展趨勢(shì)。

解放禁錮的思想

以前，人們看到機(jī)器和人在物理面上是分開的，人的思維還是局限在一個(gè)區(qū)域內(nèi)?，F(xiàn)在，人們解開了這種禁錮，看不同的圖、不同的視頻，感受不同的視覺、體感認(rèn)知，開始消解之間的隔絕。人與機(jī)器更加近距離地合作，可以把人從籠子里解放出來，但合作的同時(shí)也要保證安全。

還需關(guān)注另一個(gè)問題，如何研發(fā)出自動(dòng)化程度強(qiáng)、敏感性高、人性化的機(jī)器人，使人能夠進(jìn)入到機(jī)器人工作的作業(yè)環(huán)境當(dāng)中呢？這是實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互非常重要的一步，因?yàn)槭紫刃枰ＷC作業(yè)人員的安全。

德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程在過去幾年中得到了快速發(fā)展，從而形成了獨(dú)具特色的發(fā)展模式，這其中人機(jī)交互模式的發(fā)展，經(jīng)歷了四個(gè)階段。在第一階段，人機(jī)之間完全沒有互動(dòng)，如果人一旦進(jìn)入到機(jī)器人內(nèi)部進(jìn)行作業(yè)，機(jī)器人就會(huì)停止操作；進(jìn)入第二階段，人輸入指令后進(jìn)去工作，機(jī)器人能夠知道人的行為發(fā)生；進(jìn)入第三階段，人和機(jī)器人可以共同作業(yè)，但是要保持一定的距離，確保人的安全；到了第四階段，人和機(jī)器人可以發(fā)生碰撞，但只是非常有限地碰撞。所以說，協(xié)作機(jī)器人將是機(jī)器人未來的新趨勢(shì)。當(dāng)然，這個(gè)趨勢(shì)也是一個(gè)門檻，而且正在處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)型時(shí)期。現(xiàn)在全球非常著名的工業(yè)巨頭以及具有創(chuàng)新潛力的中小企業(yè)，都已開始涉獵第四階段，即人機(jī)協(xié)作機(jī)器人的研究。

下面一點(diǎn)非常重要，我們研究機(jī)器人必須要確定機(jī)器人能夠發(fā)展到什么程度，而且這種程度是可實(shí)現(xiàn)的。比如人和機(jī)器人可以進(jìn)行接觸，協(xié)同作業(yè)等。我們?cè)趯汃R汽車的生產(chǎn)車間現(xiàn)場(chǎng)觀看機(jī)器人和人之間的協(xié)同作業(yè)，能夠直觀地感受到未來的機(jī)器人該是什么樣。

人機(jī)交互中的安全性

機(jī)器人作業(yè)當(dāng)中有三個(gè)非常重要的點(diǎn)，其中之一是控制，必須要確保人和機(jī)器不會(huì)發(fā)生硬碰撞，同時(shí)保證機(jī)器和機(jī)器之間不會(huì)發(fā)生碰撞。要保證內(nèi)部安全，就需要精巧的設(shè)計(jì)，需要優(yōu)秀的軟件，讓人與機(jī)器安全互動(dòng)，讓機(jī)器人成為工人作業(yè)過程當(dāng)中非常好的合作伙伴。我們一直致力于人機(jī)互動(dòng)這個(gè)重要的領(lǐng)域，確保機(jī)器人與人之間互動(dòng)的安全性。舉個(gè)例子，KUKA iiwa機(jī)器人，它具有穩(wěn)定的伸展功能，如果有一個(gè)外力沖撞這個(gè)機(jī)器人，它可以進(jìn)行一個(gè)緩沖，通過緩沖壓力，避免傷害到作業(yè)人，而有一款FRANKA的機(jī)器人非常輕便，具有很高的靈活性。

我還要強(qiáng)調(diào)的是，保證機(jī)器人的安全不僅要通過工業(yè)設(shè)計(jì)，還要借助數(shù)據(jù)分析。要進(jìn)一步分析數(shù)據(jù)，通過這些數(shù)據(jù)新的處理方法、新的數(shù)據(jù)計(jì)算方法，保證人機(jī)互動(dòng)之間的安全。

當(dāng)前，人們?cè)谂c機(jī)器人的接觸過程中面臨哪些問題呢？從最開始時(shí)人機(jī)沒有物理上的互動(dòng)，發(fā)展到人機(jī)之間有非常好的互動(dòng)，其中的發(fā)展過程耐人尋味。還有，希望機(jī)器人的荷載率能夠?qū)崿F(xiàn)由高變低的過程，這樣機(jī)器人的應(yīng)用范圍就更加廣泛了，而且人機(jī)之間的交互也就變得更加容易了。在機(jī)器人的發(fā)展過程中還有許多需要繼續(xù)探索的領(lǐng)域，比如在材料、軟件開發(fā)、控制端口等方面，都需要一個(gè)新的發(fā)展方向來支撐機(jī)器人產(chǎn)業(yè)向前推進(jìn)。

我和我的同事將繼續(xù)在這一科學(xué)領(lǐng)域深入研究，為機(jī)器人的發(fā)展貢獻(xiàn)自己微薄之力，并希望能夠和其他同仁一起，做好機(jī)器人領(lǐng)域的研究支撐，共同推動(dòng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)邁向新的高度。