机器人技术智能化,小编带你看未来发展情况

国际金属加工网 2019年01月25日

近年来,随着自动化生产需求的持续释放,机器人产业迎来了迅猛发展,各种机器人技术都在商业化应用中找到了合适的落地,推动着各行各业的快速转型升级。反过来,由于行业应用的深化和下沉,也呼唤着机器人技术的高要求发展与进一步升级,人们对机器人技术智能化本质的加深,增强了大家对技术未来发展情况的殷切期待。

2018年,机器人产业的火热发展,已经向我们展现了机器人语音技术、自主移动技术、定位导航技术、感知识别技术等多项先进技术,以这些技术打造的机器人,在领域应用中展现出了巨大的价值与成果。进入2019年,一部《大黄蜂》又再度引发了人们对机器人变形技术的关注,乐森机器人携多款“变形金刚”产品亮相CES展会,展示出了国内机器人变形技术的最高水平。

2019年被不少人认为是机器人发展的关键一年,那么,以机器人变形技术为开端,新的一年里你期待哪些新技术?

机器人柔性化技术

柔性机器人目前分为工业和生物两大类,主要是为了应对制造业和医疗行业的需求,有意思的是柔性机器人在不同的领域定义也不完全相同。

从制造业的角度来讲,柔性机器人是指运用机器视觉的六轴以上的工业机器人。从生物学角度来讲,柔性机器人是指模拟生物的柔性与灵活性创造的仿生机器人。柔性机器人的工作是由机器感知,机器行动和人机交互三大部分相互作用而完成的,具备高灵活性,可变形性,能量吸收特性等特点。

制造业方面机器视觉助工业机器人弯道超车。相对于功能比较单一的传统工业机器人来讲,柔性机器人借助于相机,光源,图像采集卡,视觉软件等机器感知部件,通过图像采集,图像处理,运动控制来完成一系列复杂的动作。正是由于近几年视觉机器的快速发展,才让柔性机器人在制造业领域大限神威目前已经形成FMS系统。

生物学方面主要是应用于医学,目前比较先进成熟的柔性机器人是美国的达芬奇手术机器人。它由医生控制系统,三维成像视频影像平台,机械臂摄影臂和手术器械组成移动平台三部分组成。实施手术时医生不需要与病人接触,通过三维视觉系统和动作定标系统操作控制,由机械臂以及手术器械模拟完成医生的技术动作和手术操作。

正是由于近些年来机器视觉系统的快速发展,让柔性机器人弯道超车,相对于传统的工业机器人更有发展前景。

液态金属控制技术

研究人员的方法是使用镓铟硒合金来进行研究,该物质在室温环境下也是液态的,其熔点在50华氏度,大约在10摄氏度左右,合金形态处于液体环境中,并施加电压来改变其形状。即便不能研制出类似科幻电影《终结者》系列中的液态金属机器人,也可以在医疗领域有可用之处。

研究人员对液态金属的控制方法进行了测试:现有的机器人有着各种各样的形状大小,但是它们都有一个共同点,那就是都是固体,而科幻电影《终结者》系列中展示了液态金属机器人的技术,如T-1000全液态金属机器人,可以操纵液态金属来改变外表形状,使机器人呈现各种造型,这使我们对机器人的概念有了重大改变,那么液态金属机器人是否可行呢?来自中国清华大学、北京大学的研究人员近日发表消息称找到了一种可以控制液态金属的方法。

镓铟硒合金的熔点只有10摄氏度左右,为我们呈现了制造液态金属机器人的技术雏形:当我们想到液态金属时,可以马上联想到汞,当然汞是有毒的,如果一种超级液态技术机器人是由汞制造的,那么将会导致一个可怕的后果,可能会毁灭所有的人类。研究人员的方法是使用镓铟硒合金来进行研究,该物质在室温环境下也是液态的,其熔点在50华氏度,大约在10摄氏度左右,合金形态处于液体环境中,并施加电压来改变其形状。

汞在常温下呈液态,而镓铟硒合金也是液态,可用于制造液态金属机器人:镓铟硒合金液态金属颗粒移动主要通过改变电流来实现,由于该合金在常温下可呈液态,因此被科学家选为实验的材料,另一种常温下为液态的金属为汞,但汞是有毒的,镓铟硒合金不像汞那样有毒性。

《终结者》系列中的液态金属机器人距离我们仍非常遥远:研究人员认为通过加上不同的两端电压可将金属液滴移动到不同的位置上,因此下一步的实验也将证实在不同电压等条件下是否可将液态金属颗粒呈现出不同的形状和分布,这项研究有助于建造简单的机器。即便不能研制出类似科幻电影《终结者》系列中的液态金属机器人,也可以在医疗领域有可用之处。

生肌电控制技术

生肌电本身是医学范畴的事情,主要包含心电(ECG)、脑电(EEG)、和肌电(EMG)。

心电是什么无需赘述,而脑电近些年也很火爆,但是观测脑电通常只能监测是否活跃,所以国外脑电产品常被用于瑜伽中的冥想训练。

相比脑电,肌肉电信号的可读性则更强。人体和电脑其实很相似,人脑就和CPU一样起到控制作用,里面跑着无数的进程,肌肉可以理解成为带网线的马达,配合骨骼起到执行作用。当你拿着一个探测器去测CPU,你只能知道因为它现在很烫,所以推测它在运行一些比较大的任务,但很难知道到底是什么进程这消耗CPU,就像你只能通过脑电波了解大脑是否处于活跃状态。

肌肉主要分为肌纤维和肌腱,肌纤维在中间,两头的肌腱附着在骨骼上;当大脑发出控制信号,经过神经网络的奇妙的传输,最终以电流的形式到达肌纤维,肌纤维受到电流刺激后收缩,通过肌腱带动骨骼完成动作。肌肉作为执行单元,内部所监测到的肌电信号和肌肉的状态有直接联系,不同的动作所对应的肌电信号是差异化的,所以通过监听肌电信号即可反推出你的操作。

这个过程包含了两个方面,信号捕捉和模式判断。

在AR的工业领域应用中,加入肌电臂环具有极强的实用价值。工厂环境复杂,可能噪音、光线不稳定,因此语音和机器视觉手势识别都面临着非常实际的问题,再加上工人通常都是佩戴手套或者手持物品,很难进行遥控器按键操作,而他们的臂环则能不受干扰并实现常用操作。另外,功耗问题是一直困扰着可穿戴产品的千古难题,机器视觉需要的功耗通常在数瓦,而肌电方案可以做到十分之一瓦,优势非常明显。在工业场合,单纯的肌电控制也许不能解决所有的问题,但通过融合其他的交互方式,则能应变多样化的工作环境。

而对于VR主题乐园,肌电的交互方案能够准确判断角度,而光学方案则能搞定位移等,两者相结合能够达成更好的效果,“至少玩游戏的时候,你的枪不会丢失了”。

因为肌电直接与个人动作匹配,而同一个体相同手势间的差异,个体和个体间的动作差异,使得用通用模板来实现大部分人的手势识别有很大挑战。

宏观上,通过大量的训练样本可以提高模式识别的准确性。目前Neo的产品还处于待发布的阶段,只收集了少量参与者数据,准确度达到85%左右,他认为这是远远不够的,他们也在通过地推等方式获取更多数据,但是系统对第一批数据纯度要求比较高,因此痛苦的数据收集过程是不可避免的。

对个体而言,他们正在开发一个针对个人用户的训练和校准界面,就像我们最初使用触屏手机需要校准一样,用户根据提示把几个手势反复做几遍,让系统适应之后即可准确操控。

识别的最大难度不在于理解已定义的动作,而是如何排除那些无意识或无关的动作。

情感识别技术

情感识别技术的实现,能够让机器人对人类情感和心理活动进行有效识别,从而获得与人类似的观察、理解、反应能力,辅助医疗康复、刑侦鉴别等活动开展。

具体来说,该技术是机器人发展到高级别阶段后才拥有的技术,机器人拥有情感识别技术也就意味着更加的拟人化,可能会对人造成更多的威胁。不过,现阶段所追求的情感识别,还只是对人类的表情做出识别和理解,是人脸识别的一种衍生技术,较为初级。这种技术的实现对机器人的精神世界提升可能不大,但却能让机器人更好的融入人们的生产和生活,因此前景可期。

虚拟现实技术

机器人虚拟现实技术是实现操作者对机器人进行虚拟遥控的技术,该技术在维修检测、娱乐休闲、现场救援、军事侦查等领域具有良好应用价值。

当前的虚拟VR技术给人们打开了奇妙世界的大门,在影视、娱乐、教育等领域具有神奇功效,如果将虚拟技术运用到机器人的控制方面,让人能够通过虚拟现实对机器人进行远程操作,就像阿凡达一样,这也将带来一种革命性的有趣改变。

总的来说,当前我们现有的机器人技术还比较初级,所能应用和实现的功能少之又少,但人们对于机器人的想象和憧憬却是无限的,只有想不到没有办不到,随着人们对机器人理解的不断加深,未来机器人所能实现的技术和功能也将无限叠加下去,2019年就是一个好的开始!


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