人形機器人帶來工業發展新機遇

人形機器人是人工智能技術與機器人技術深度融合的產物。近年來，機器擬人多條技術路線得到突破和實際應用，不少企業推出技術相對成熟且價格較低的機器人產品，使得人形機器人走進大衆視野。4月份在北京舉辦的全球首場人形機器人半程馬拉松賽更是進一步推高人形機器人的熱度。在機器人應用較爲普遍的工業領域，人形機器人的發展會帶來什麼影響？能否進一步改造升級工業，促成產業的又一次變革？

相較傳統機器人，人形機器人有突出的特徵和優勢，在機械構造、智能化、擬人仿生等技術領域取得顯著進步。一是實現了工程機械的突破。人形機器人雙足站立奔跑、五指抓取等動作逐漸成熟，推動了傳動系統、機械設計、結構設計、運動控制、環境感知等技術發展，使機器人能夠在複雜環境中穩定運行和執行多樣化任務。二是實現了智力水平的突破。在傳感技術和人工智能技術賦能下，人形機器人實現了對外部世界的更強感知，能夠主動適應外部環境變化，這使機器人具有更強的自主性和柔性。三是實現了擬人仿生的突破。人形機器人的外形設計具有更強的親近感，與人的交互更加簡便，使用者不需要專門學習，就可以通過人類語言向機器人下達指令，這使得機器人能夠進入更多非專業化應用領域。

儘管人形機器人發展迅速，但目前應用場景主要是展示、引導、陪伴等，多屬於服務機器人或專業機器人。相較而言，傳統工業機器人發展歷史更長，技術專業程度更高，更加追求安全、效率和穩定。其一，工業生產以安全爲基本原則，工業機器人的使用必須保障工人和工廠安全，這具體表現爲工業機器人工作空間與人類物理隔離，工業機器人的使用需具備專業知識和技能，對機器人蔘數的修改在未得到授權前是不被允許的。而服務業使用的人形機器人一般不會造成重大人身和財產損害，其操作也更加簡單。其二，工業生產強調效率優先，工業機器人會犧牲柔性化、多樣化，突出專業化。目前大多數工業機器人是針對流水線上某一步驟專門設計的，例如焊接機器人、噴塗機器人、碼垛機器人、運輸機器人、抓取機器人等。這些機器人的機械設計以完成專業化任務爲目的，強化了完成特定工作的力量、速度、精確度等性能，犧牲其他不必要的功能，實現更高生產效率。而人形機器人的擬人化確實能夠拓寬機器人的應用領域，但難以在單一任務上實現高效率和高穩定性。其三，流水線的工業生產模式突出分工基礎上的協同，工業機器人注重生產線上的連續性和機器人之間的合作，一般不獨立運行。例如，汽車製造流水線上的焊接機器人通常4至6個爲一組同時工作，以滿足不同焊點的具體要求，節約換裝焊頭的時間。而在服務業和家庭場景中不適合同時使用多臺機器人，人形機器人需具備獨立工作能力，但這也會損失多臺機器人合作帶來的高效率。

可見，不同類型機器人有各自擅長的領域，目前人形機器人更適合應用於商業和家庭，在工業生產方面的可靠性和性價比低於傳統工業機器人。儘管如此，作爲機器人技術、工藝的重要驗證平臺，人形機器人能夠促進機器人動力系統、感知系統、控制系統的進一步優化，其發展理念也會對工業機器人未來發展提供重要啓示，這將對工業機械化、智能化發展產生持續影響。

人形機器人能夠助推工業生產“人機融合”發展。出於安全考慮，傳統工業機器人在運行中是不能被人類接觸甚至接近的，而“人機融合”就是通過技術手段破除人與機器的物理障礙，更好發揮兩者優勢，實現更高效率，完成更復雜工作。2015年前後，各大機器人廠商開始力推可以和人類夥伴同平臺工作的協作機器人，並迅速擴大產品線，例如發那科的CR和CRX系列，ABB公司的YuMi、SWIFTI、GoFa系列，安川的HC系列，庫卡的LBR iiwa系列，等等。協作機器人與人類共享空間，協同工作完成任務並保證人類的安全，已經在汽車製造、電子信息、金屬加工、生物醫藥等工業行業得到應用，成爲工業機器人家族的新成員，進一步提高了工業生產效率。人形機器人本身就具備和人類頻繁肢體接觸的特徵，其傳感技術、軌跡運算技術、運動控制技術可以被應用於協作機器人的設計和製造。此外，人形機器人與人類共處的理念和邏輯也可對協作機器人發展提供重要借鑑。

人形機器人可以促進工業數智化改造升級。傳統工業機器人按照事先編寫的程序進行工作，難以感知外部環境變化，更不能根據環境變化實現自我調整和優化，哪怕很小的問題也必須依靠工程師或技術工人幫助。人形機器人大多具備智能感知和環境適應能力，能夠進行自主決策和任務規劃，實現多模態融合和交互，甚至進行自主學習和自我優化，這些技術的成熟發展有助於工業機器人智能化升級。目前，已經有一些植入人工智能系統的工業機器人在半導體、電子信息、食品、機械加工等零部件較多、較複雜的行業得到應用，機器人能夠準確迅速抓取流水線上多樣零散的零部件，或者根據不同加工對象執行差異化程序。例如，智能焊接機器人能夠自主識別多品種小批量工件，分析工件的結構和空間關係，並自主執行焊接工藝和機械臂的驅動程序，大大節約了設備調試時間。此外，人形機器人更友好的人機交互方式也可以被工業機器人借鑑。例如，歐姆龍提出一種新的製造理念，機器人能夠接受人類語言指令自主生成一套生產流程對零部件進行加工，編程和調試由機器人自行完成，不需要人蔘與。

人形機器人有助於推動工業機器人可移動化發展。除了用於貨物搬運的自動導向車和在有限範圍內移動的導軌式機器人，絕大多數傳統工業機器人固定不可移動，一點局部的位置調整都需要經過嚴格的論證和驗證，這雖然確保了工業大規模製造的安全可靠，但也極大犧牲了柔性，難以滿足低成本大規模定製化生產要求。人形機器人有高度自主移動特徵，其無線定位、軌跡規劃、防碰撞等成熟技術以及可移動的設計理念，可以推動工業機器人的可移動化發展，從而實現未來工廠的柔性化和可重組化。當然，在工業生產中，要實現機器人的自主移動，輪式或履帶式要優於人形機器人的雙足式。近幾年，整合了多關節機器人、直角座標機器人與自動導向車的複合移動機器人得到快速發展，實現了中小型工業機器人的可移動化。

總之，在諸多機器人類型中，工業機器人和人形機器人分屬不同技術路線，適用於不同場景，人形機器人雖然短期內不會大規模應用於工廠，但能夠提供相關技術和理念，讓未來工業生產更加高效、柔性、安全和智慧。

（本文來源：經濟日報 作者：鄧 洲 作者系中國社會科學院工業經濟研究所工業發展研究室主任、研究員）