听德国人如何谈机器人创新与工业4.0(内含PPT)
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  10月20日,第二届中国制造2025对话德国工业4.0大会在广东(潭州)国际会展中心顺利召开,来自海内外的嘉宾欢聚一堂,共同见证了这一年一度的中德合作交流盛况。本次大会精彩纷呈,专家学者、政府官员、企业高管纷纷就中德双方在智能制造领域合作机遇作了精彩的演讲,下面就为大家献上德国人工智能研究中心(DFKI)机器人技术创新中心负责人弗兰克.基尔西纳教授(Frank Kirchner)的精彩演说。

弗兰克.基尔西纳教授(Frank Kirchner)

  非常感谢大会诚挚的邀请,那我在这里简单介绍一下人工智能以及机器人技术创新中心。

  首先,我本身是大学机器人研究中心的主任,同时也是这个学校的教授。虽然我们的研究中心在德国算规模比较小的,但是我们却在研究人工智能和机器人技术领域非常的专业,很多地方都有我们的分支机构。

  作为是一个工业研究性质中心,我们和行业上下游其它机构进行密切的合作,合作方包括股东、研究中心、大型公司、中小企业等,其中像谷歌、SAP等公司都是我们的战略合作伙伴。并且我们的合作方式也多种多样,目前取得了一定的成果。

  我们的机器人技术创新中心,专攻人工智能机器人领域。目前我们有水下机器人、宇航机器人、救援机器人,还有研发了一些物流生产领域的机器人,这些不同类型的机器人可以进行各种高难度的水下作业、空间作业,而且我们在机器人的研究上特别注重人机交互,力求机器人和人工智能的相结合。

  这是我们充满朝气和活力的团队,截至目前,我们有31个团队成员,他们都是不可多得的专业人才,能够处理非常专业的领域。有的成员是专门做机器人设计的,有的成员专注负责人机互动程序的设计,还有成员负责整个控制系统设计,他们都表现的非常专业。

  专业设计能够保持机器人实现长期的智能化,特别是对于人机互动、工业4.0这样非常重要的话题。说到德国工业4.0,我们有三个德国工业4.0之父,并且他们都对起草德国工业4.0战略规划做出了重大贡献。第一个是研究中心的主任,第二个是国家工程院的教授,第三个是研究院的教授,他们以及其他一些研究人员在2011年的时候创造出了德国工业4.0概念,在全球范围内掀起了工业4.0的风潮。

  德国工业4.0从何而来?第一次工业革命使得人们开始机械化过程,通过蒸汽机、动力系统等翻开了人类工业文明的篇章。第二次工业革命是电气化革命,工业进入到电气化进程当中,使得工业领域能够进一步实现大规模生产。接着工业发展大步向前迈进,等到了70年代的时候,大规模机械化和电气化已经趋于稳定,人类更进一步开始了非常重要的工业信息化进程。人们通过信息化的技术发展,得到了更多的数据,处理这些数据,解读这些数据。把不同的信息整合到完整的系统当中,这才有了后来的人工智能话题。到了今天,数据处理已经不仅仅是局限在单独的机器上面,而是形成信息互联,并且越来越多普通人都开始关注机器的人机交互功能,这说明人们已经认识到它的重要性和未来的发展趋势。

  以前,人们看到PPT、机器和人在物理面上是分开的,人们的思维还是局限在一个区域,这是一个问题。现在人们解开了这种禁锢,人们看不同的图、不同的视频,感受不同的视觉、体感认知,开始消解之间的隔绝。人与机器更加近距离的合作,可以把人从笼子里面解放出来,但合作的同时也要保持安全。

  关注另外一个问题,如何研发出来自动化程度强、敏感性高、人性化的机器人,使得人能够进入到机器人工作的作业环境当中呢?这是实现人机交互非常重要的一步,因为首先要保证作业人员的安全。德国标准化进程在过去几年中得到快速发展,从而形成了独具特色的发展模式。这里列出了人机交互过程当中的模式,比如大家看到第一阶段,人机之间完全没有互动,如果人一旦进入机器人里作业,机器人就会停止操作;进入第二个阶段,人输入指令后进去工作,机器人能够知道人的行为发生;进入第三个阶段,人和机器人可以共同作业,但是要保持一定距离,要保证人的安全;到了第四个阶段,人和机器人可以发生碰撞,但只是非常有限的碰撞。可以看到上面的三种,都是现在广泛使用的工业机器人,而第四种是我想介绍给大家的,因为这才是机器人未来的新趋势。这个趋势也是是一个门槛,而且正在处于关键转型期。现在全球非常著名的工业巨头以及具有创新潜力的中小企业已经开始涉猎第四个阶段。

  接下来讲非常重要的一点,我们研究机器人必须要确定机器人能够发展到什么程度,而且这种程度是能够实现的,比如人和机器人可以进行接触,协同作业。这张图片是宝马在机器人上的一个典型应用,我们能够直观的感受到这种程度。

  机器人作业当中有三个非常重要的点,其中一个是控制,必须确保人和机器不会发生硬碰撞,同时保证机器和机器之间不会发生碰撞。要保证内部安全,需要这样一个设计,需要这样的软件,让人与机器安全互动,让机器人成为工人作业过程当中非常好的合作伙伴。我只是给大家简单介绍各种不同类型的机器人,这个也是我们一直关注非常重要的领域,保证机器与人之间互动的安全。左边这个机器人,它是可以伸展的,如果有一个外力冲撞这个机器人,是有一个缓冲的,通过缓冲压力,避免伤害到作业人,而右边机器人是个非常轻便的机器人,具有很高的灵活性。

  我想强调的是,保证机器人的安全不仅要通过工业设计,还要具有数据分析。要进一步分析数据,通过这些数据新的处理方法、新的数据计算方法,保证人机互动之间的安全。

  这张PPT里面总结了我们现在面临哪些问题。从最开始的时候人机没有物理上的互动,发展到人机之间有非常好的互动,其中的发展过程值得我们寻味。还有,希望机器人的荷载率能够实现由高变低的过程,这样机器人的应用范围就更广泛了,而且人机之间的交互也就变得容易了。在机器人的发展过程中还有许多需要继续探索的领域,比如在材料方面、软件开发、控制端口等都需要一个新的发展来支撑机器人产业向前发展。

  我和我的同事将继续在这一科学领域深入研究,为机器人发展贡献自己的微薄之力,并且也希望能够和其他同仁一起做好机器人领域的研究支撑,共同推动机器人产业向迈向新的高度,谢谢大家!

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