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未來的機器人它可以幫人類做些什么

人們為什么對機器人這么緊張呢？機器人不用睡覺，不用擔心衰老。機器人不用吃飯，省出了很多時間。更重要的一點是，機器人不用上學。隨著5G、6G等新技術的出現，所有的知識到它的大腦里可能只需幾秒鐘。未來將機器人組網以后，新的技術可以在瞬間得到共享，那就更加“嚇人”了。那么，機器人到底是敵人還是朋友？在我看來機器人永遠是我們的親密伙伴。提到機器人，一部分人大腦里的圖像也許是這樣，在機器人學術圈里它叫“6軸機器人”。6軸機器人主要用于工業場景，上圖是它的典型應用場景——汽車廠。這是點焊機器人，我們通過點焊把鋼鐵連接在一起變成車身，涂裝完成以后送到我們身邊。提到機器人，還有很多人大腦里出現的場景是這樣的，很多科幻片里也有這樣的場景，我們將這種機器人稱為智能機器人。機器人的發展是從工業機器人不斷向智能機器人演進的過程，所以未來我們的重要機器人伙伴都是這種智能機器人。談到機器人不得不提它的英文名——Robot。其實，Robot這個詞是1920年捷克作家卡雷爾·恰佩克創造的，在波蘭語里的意思是“工人”，在捷克語里是“勞役和苦工”的意思。它們都是非常精巧的裝備，能夠完成具體的工作。尤其是指南車，以前我們看到的古代的指南針經常是指北，只有這款指南車是指南。在《三國演義》里諸葛亮研究了一種產品——木牛流馬，這是他和曹操進行對戰時非常重要的裝備。1738年，法國科學家用機械制造了機器鴨，能像鴨子一樣完成很多鳥類的動作。瑞士的鐘表業非常發達，瑞士有一對父子發明了一個玩偶，可以簽字。這都是非常精巧的機械結構。蔣新松院士是中國機器人研究的帶頭人，被稱為“中國機器人之父”，在他的引導下，中國機器人產業有了一次飛躍式發展。機器人有什么樣的典型結構？圖中是典型的串聯結構，6軸。我們可以把“軸”理解成關節或旋轉軸。空間有X、Y、Z三個直角坐標軸，還有X、Y、Z三個旋轉軸。通常我們認為一個6個自由度或者6個軸的空間坐標能夠取代中間空間的所有點，意味著一個6軸的機器人可以完成空間的所有工作。但是，我們后來發現6軸并不夠用，人的胳膊是7軸結構，于是研究者開發出了7軸機器人。7軸機器人可以完成非常復雜的動作，就像腕關節固定，胳膊仍然可以做出不同的動作。這種機器人在什么時候最有用呢？它在一些封閉、復雜的狹小空間里可以有效地完成動作，例如做手術，做手術的時候機器人必須要繞過你的骨骼，這個時候7個自由度機器人會體現出價值。對機器人來講力傳感器和視覺傳感器也是非常重要的，所以研究者也在不斷開發智能傳感器。機器人還配有控制器，控制器像什么呢？像人類的大腦，也相當于計算機的CPU。它能夠采集數據，分析和規劃路徑。我們提到的操作系統、實時內核使機器人和人之間能夠建立更有效的溝通。大家看到的是一個雙臂機器人，雙臂機器人每個胳膊有7個關節，也就叫7個自由度的機器人。我們以前生產的機器人都是單臂，但是單臂不足以替代人類完成更多的工作，所以雙臂應運而生。雙臂機器人其實很復雜，為什么呢？人同時使用雙臂勞作很簡單。對于機器人來說，要隨時能感知兩臂之間的空間，兩個胳膊不碰撞在一起，要構建一個非常有效的空間坐標，讓兩個臂之間不要沖突，這個要求非常高。所以，對人類來說很簡單的工作，對機器人來講卻非常難。但是也有一些機器人擅長的工作對人而言就非常難了。我們再看這個場景，這是典型的雙臂機器人，它配備了AR視覺系統。我們和機器人之間怎么溝通呢？難道是靠說話？說話交流的速度和信息量是不夠的。人認知外部世界更多是靠視覺，因此我們經常在想人和機器人之間是不是能建立一座橋梁，讓大量的數據有效快速傳遞？這種想法促成了AR系統有效的嫁接。另外一點，這個產品在落地的時候對電機的沖擊非常大，如果控制不當的話電機當時就被摧毀了。所以機器人的緩沖和震動過程都有大量的算法在跟蹤，機器人也從以前的工廠逐步進入許多能夠創造更多價值的地方。機器人可以有效地剔除生物震顫，所以做微創手術的創面更小，做的手術可以更精巧。這都是手術機器人可能作為伙伴出現的例證。我們早期研發機器人一般利用機械、電子等傳統的工程學科知識。今天，大量的哲學、倫理學都融入到機器人研究中。機器人倫理中，有一個著名的機器人三原則：第一，機器人不得傷害人類; 第二，機器人必須服從人類的命令，除非與第一條相反; 第三，機器人必須保護好自己，除非和前兩個沖突。機器人三原則是由著名科幻作家阿西莫夫提出的，是在開發智能機器人時最重要的設計依據。大家經常在想，未來機器人到底怎么樣？會不會是人類的敵人？未來機器人一定是人類的親密伙伴，原因也正是這三點，這三點保障了機器人和人類之間親密的關系。

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