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機器人邁入科技智能發展時代,柔性制造、醫療康復、礦業如何應用?

2019-04-22 11:45:43 來源:咸寧信息網

機器人與智能產業論壇,機器人產業,服務機器人,工業機器人,無人礦車

圖為論壇現場慈星機器人李立軍現場演講

4月19-21日,由中國自動化學會以及紹興市柯橋區人民政府主辦的2019國家機器人發展論壇暨2019年ROBOCUP機器人世界杯中國賽在浙江紹興輕紡城國際會展中心舉行。為了推動機器人在智能制造、智慧生活、智能產業和國防安全等領域的深入應用,助力產業轉型升級,中國自動化學會創立了國家機器人發展論壇,并廣邀機器人及自動化產業界、學術界以及創投界的代表進行主題報告、主題演講的分享,至今已成功舉辦了五屆,億歐作為特邀媒體參與峰會進行現場報道。

在機器人與智能產業平行論壇現場,李立軍、程洪、周銳等學者與企業家,分別從自身研究背景與實踐出發,向與會觀眾分享了不同行業智能機器人落地實踐場景。

慈星機器人李立軍:柔性制造需求日勝,機器視覺功不可沒

寧波慈星股份有限公司始創于1988年,是一家智能針織裝備解決方案提供商。李立軍在論壇上表示,作為一家深耕行業30余載的企業,慈星集團不僅在智能針織領域做到了行業領先地位,近年來同樣不斷加大研發投入,為紡織鞋服領域的智能制造升級做出了一定成績。

李立軍表示,現階段智能制造進入縱深發展階段,隨著工業機器人成本的不斷下降,“機器換人”的理念已經深入人心,但對于大多數中小企業而言依舊難以負擔。對于中小企業而言,小批量、多批次的離散型制造與機器人繁復的編程和示教之間存在著天然的矛盾,在柔性制造日漸日漸成為趨勢的當下,如何以低成本滿足中小企業智能制造的需求成為行業共同關注的話題

與柔性制造相對應的是“大規模定制”,具有批量小、品種多的特點,并且以良好的規劃實現了對生產過程的高效把控。而這其中的柔性可以從兩個方面來理解:一是指生產過程的柔性反應能力,指的是機器設備能夠實現小批量的生產能力;二是指供應鏈敏捷和精準的反應能力。隨著消費者的個性化需求日益強烈,過去大規模、大批量、同質化的生產方式已經難以滿足目前的市場需求,尤其是在紡織、制鞋這種更為強調個性化需求的行業,柔性制造的需求其實更為強烈。

但中小企業在經營過程中,最先考慮的是如何進行成本的控制。一方面是智能制造的轉型需求,一方面是成本居高不下的生產改造,“如何以低成本滿足中小企業智能制造的需求?通過機器視覺是一種可以解決的方法。”李立軍表示。

隨著深度學習算法的快速發展,近年來單位計算成本得到大幅降低,在加上用人成本的不斷上漲,機器視覺得到得到快速發展。

李立軍介紹,機器視覺可以提高質量和生產率,同時降低生產成本。人類的視覺適合定性解釋復雜、無結構場景,而機器視覺具有優異的速度、準確性和可沖獨行,更擅長定量測定結構化場景。

具體來說,使用機器視覺的優勢不言而喻:在速度方面,一條生產線上,機器視覺系統每分鐘可以檢測成百甚至上千個零件;在精準性方面,機器視覺還可以輕松檢測人眼難以看到的物體細節;在避免測試系統和待測零件發生物理接觸方面,機器視覺可以避免零件損壞,避免由機械組建磨損產生的維護和成本指出;在安全性和操作便捷性方面,機器視覺可以減少制造過程中的認為敢于,避免人為污染無塵室,保護工人誤入危險環境等。

目前,機器視覺的重點應用場景主要是在機器人視覺引導、缺陷檢測以及識別定位與裝配領域。李立軍表示,目前在面料行業的瑕疵檢測領域,讓機器人通過算法完善和優化的難度是比較大的,因為除了算法,前端對于瑕疵的采樣也非常重要。為此,慈星還戰略投資了一家瑞士專門從事前端光學檢測的企業,實現機器視覺業務的全產業鏈布局。

電子科技大學教授程洪:認知外骨骼機器人產品落地實踐

所謂外骨骼機器人,指的是套在人體外面的機器人,也被稱作“可穿戴”機器人。其技術融合了傳感、控制、信息、融合、移動計算,為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術,最初主要應用在某些軍事項目上。但從目前發展情況來看,民用外骨骼機器人的產品落地之道似乎更加快速。用于康復醫療的外骨骼機器人便是一個例子。

電子科技大學對于外骨骼機器人的研究始于2011年。程洪教授表示,過去用于康復醫療的外骨骼機器人只是單純通過運動協作實現對穿戴者的體力增強以及康復訓練,無法分析穿戴者的認知載荷和壓力。而電子科技大學自主研發的認知云外骨骼機器人AIDER(AssItive DEvice for paRalyzed patient)可以通過感知、評估和增強穿戴者和機器人組成的人機混合系統的認知協作。

在介紹具體認知外骨骼機器人的具體應用之前,程洪教授分別闡述了當前國內人工智能產業與康復醫療行業發展的背景:

首先是人機智能系統的發展。據介紹,人機智能系統是人與其他高級智能體進行物理或認知交互組成的混合智能自主系統,其交互能夠遵循社會行為和規則,具有安全性、健康性和舒適性。

其次,隨著近年來人工智能的快速發展,國內人工智能+醫療的應用場景也越來越廣闊,在疾病風險預測、輔助診療、醫學影像等領域均有實際的應用場景。

此外,目前中國的康復醫療產業處于發展的初期階段,市場需求巨大。在政策的牽引和技術發展的背景下,未來康復醫療將向信息化、智能化、個性化和家庭化四個方面發展。

在此背景下,能夠幫助截癱患者重新站起來的認知外骨骼機器人實則得到了巨大的發展機遇。

此外,這也離不開程洪教授的個人經歷與情懷。據相關媒體報道,程洪教授當時在四川省八一康復中心看到數百位因為汶川地震而失去行走能力的患者,內心受到了非常大的觸動,于是下定決心幫助截癱患者重新“站起來”。8年來,程洪團隊從零開始,僅用5年時間就實現了外骨骼機器人在病人身上的穿戴測試,研發周期是國外的三分之一。如今,已有包括林寒在內的100多位截癱患者通過穿戴該團隊研發的外骨骼機器人,實現站立行走。

慧拓智能陳銳:礦區無人駕駛的機遇與挑戰

目前當人們在談及無人駕駛汽車時,很多事第一時間想到的是Waymo、通用、百度、谷歌等企業在私人乘用車市場或者公共交通所做的應用。但事實上,車廠對于無人駕駛卡車的研究遠遠早于大家的認知。而用于礦山的無人駕駛卡車更是具有廣闊的市場前景。

卡車作為提高運輸能力的重要工具,促進其自動化的一個重要因素便是節約成本。有數據顯示僅一家中小型煤礦所需要的卡車數量就在100臺以上,所需司機超過200人。但礦山作業不僅枯燥,而且十分危險。不僅駕駛員招聘困難,管理運輸的成本也高企不下,這個行業潛藏著廣闊的無人駕駛行業需求。

慧拓智能科技有限公司無人車測試部部長、項目總監周銳從平行駕駛的理論出發,介紹了目前礦卡無人駕駛領域所應用的最新技術。

周銳介紹,平行駕駛是一種兼具運營管理、在線狀態監測、應急駕駛安全接管等功能的先進云端化網聯自動駕駛集成解決方案。平行駕駛的數字四胞胎結構包括:物理車、描述車、預測車和引導車。描述車負責建立真實車輛和道路環境的準確模型,預測車旨在對描述車輛的決策和規劃作為正確的運算和分析,引導車負責指導真實車輛在不同的駕駛場景中采取正確的行動。

為了解決我國在礦山智能化和無人化的建設方面的不足,平行理論和ACP方法可為礦山智能化和無人化提供有效的解決方案。通過建立描述礦山、預測礦山和引導礦山三個軟件定義的虛擬礦山系統可以構建一個完整的實際礦山平行系統,實現對礦山系統的預測、管理與優化。

周銳表示,與傳統的單車自動駕駛和網聯自動駕駛相比,平行駕駛的先進性和獨特性體現在,通過構建和集成軟件定義的“描述車-預測車-引導車”系統,大幅度提升駕駛安全和運營效率,特別適用于礦山、物流等應用場景。

除了以上幾位分享頗具代表性的產業應用,中國科學院自動化研究所高級工程師、青島智能產業技術研究院智慧教育研究所常務副所長、中國自動化學會智慧教育專業委員會秘書長劉希未,炬石科技創始人劉述亮、深圳大學計算機軟件學院副院長、網絡與信息安全研究所執行所長、廣東省移動互聯網應用中間件技術工程實驗室副主任李堅強、暨南大學助理教授段俊偉、中科院云計算中心高級工程師、深圳市電子商務協會副秘書長胡斌等學者和創業者也從自身從事方向與研究領域出發,做了報告分享。

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